DE102021115777A1

DE102021115777A1 - Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs sowie Hinterachslenkung mit einem solchen Aktuator

Info

Publication number: DE102021115777A1
Application number: DE102021115777.3A
Authority: DE
Inventors: Arno Wolf; Mario Arnold; Dieter Adler; Rene Fiedler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator (1) für eine Hinterachslenkung (14) eines Fahrzeugs, umfassend eine Schubstange (2), die innerhalb eines Gehäuses (3) longitudinal verlagerbar ist, wobei an der Schubstange (2) zumindest mittelbar eine Verdrehsicherung (4) angeordnet ist, die wenigstens ein räumlich zwischen dem Gehäuse (3) und der Schubstange (2) angeordnetes Führungselement (5) aufweist, wobei das jeweilige Führungselement (5) einen Abstützabschnitt (9), der am Gehäuse (3) zur Anlage kommt, sowie wenigstens einen ersten Federabschnitt (7), der federelastisch an der Schubstange (2) zur Anlage kommt, umfasst. Ferner betrifft die Erfindung eine Hinterachslenkung (14) mit einem derartigen Aktuator (1) sowie ein Fahrzeug, umfassend eine solche Hinterachslenkung (14).

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs, umfassend eine Schubstange, die innerhalb eines Gehäuses longitudinal verlagerbar ist, wobei die Schubstange eine Verdrehsicherung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Hinterachslenkung mit einem derartigen Aktuator sowie ein Fahrzeug, umfassend eine solche Hinterachslenkung.
Aus der DE 10 2018 123 424 A1 geht ein Lenkgetriebe für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeuges hervor, aufweisend eine in einem Lenkgetriebegehäuse gelagerte Koppelstange, wobei die Koppelstange entlang der Längsachse verschiebbar ist. Die Koppelstange ist in dem Lenkgetriebegehäuse mittels eines Druckstücks verschiebbar entlang einer Längsachse gelagert, wobei das Druckstück zwei Lagerelemente aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Koppelstange in Umfangsrichtung der Längsachse angeordnet sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs weiterzuentwickeln. 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.
Ein erfindungsgemäßer Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs umfasst eine Schubstange, die innerhalb eines Gehäuses longitudinal verlagerbar ist, wobei an der Schubstange zumindest mittelbar eine Verdrehsicherung angeordnet ist, die wenigstens ein räumlich zwischen dem Gehäuse und der Schubstange angeordnetes Führungselement aufweist, und wobei das jeweilige Führungselement einen Abstützabschnitt, der am Gehäuse zur Anlage kommt, sowie wenigstens einen ersten Federabschnitt, der federelastisch an der Schubstange zur Anlage kommt, umfasst. 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. Die Schubstange weist dazu 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 sowie konzentrisch dazu angeordnete Gewindespindel auf. Vorzugsweise ist die Schubstange wenigstens zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Schubstangensegmente über einen Schlitten miteinander verbunden sein können. Die Schubstangensegmente können beispielsweise in den Schlitten eingeschraubt sein. Dies kann die Montage des Aktuators vereinfachen, wobei in diesem Fall die Verdrehsicherung mit dem jeweiligen Führungselement am Schlitten angeordnet sein kann. Mithin ist die Verdrehsicherung über den Schlitten mittelbar an der Schubstange angeordnet.
Eine Antriebseinheit, beispielsweise in Form eines Elektromotors, ist vorgesehen, eine axial unverschiebliche, drehangetriebene Gewindemutter des Aktuators anzutreiben, wobei die Gewindemutter mit einer Gewindespindel wirkverbunden ist. Die Gewindemutter ist drehbar zum Gehäuse angeordnet und entsprechend am Gehäuse gelagert und abgestützt. Die Gewindespindel ist zumindest mittelbar an der Schubstange angeordnet, wobei die Gewindespindel zusammen mit der Schubstange, und gegebenenfalls dem Schlitten, durch eine Rotation der Gewindemutter in eine Längsverlagerung bzw. in eine longitudinale Verlagerung gegenüber dem Gehäuse bzw. der Gewindemutter versetzt wird. Mithin bilden die Gewindespindel und die Gewindemutter einen Gewindetrieb, wobei durch den Drehantrieb der Gewindemutter zumindest mittelbar eine lineare Stellbewegung der Schubstange für eine Lenkwinkeleinstellung erfolgt. Ferner kann die Antriebseinheit eine Getriebeeinrichtung umfassen, die beispielsweise als Riemengetriebe ausgebildet ist und mit der Gewindemutter wirkverbunden ist.
Unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ ist zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten können zwischen Segmenten der Schubstange weitere Bauteile oder Elemente, wie beispielsweise die Gewindespindel und/oder der Schlitten, angeordnet sein.
Das jeweilige Führungselement weist wenigstens zwei Abschnitte auf, und zwar den Abstützabschnitt sowie mindestens den ersten Federabschnitt. Die Abschnitte des Führungselements sind einteilig miteinander verbunden, wobei sie durch die spezifische Form des Führungselements eindeutig voneinander unterscheidbar sind. Und zwar kommt der Abstützabschnitt im Wesentlichen radial am Gehäuse des Aktuators zur Anlage. Der Abstützabschnitt ist dazu vorgesehen eine, insbesondere radial wirkende, Kraft, die über die Schubstange in das System eingeleitet wird, auf das Gehäuse zu übertragen bzw. in das Gehäuse einzuleiten. Der Abstützabschnitt weist eine im Vergleich zum jeweiligen Federabschnitt größere Anlagefläche auf, um eine geringe Reibung zwischen Führungselement und Gehäuse zu realisieren. Demgegenüber kommt der jeweilige Federabschnitt an der entgegengesetzten Seite des jeweiligen Führungselements im Wesentlichen radial an der Schubstange zur Anlage. Die Kraft aus der Schubstange wird vom jeweiligen Federabschnitt aufgenommen, zumindest mittelbar auf den Abstützabschnitt übertragen und von dort in das Gehäuse eingeleitet. Durch den jeweiligen federelastischen Federabschnitt erfolgt eine im Wesentlichen radiale Vorspannung der Schubstange gegenüber dem Gehäuse, sodass die Schubstange im Wesentlichen spielfrei im Gehäuse geführt ist. Durch das jeweilige Führungselement wird somit eine spielfreie Verdrehsicherung der Schubstange realisiert. Außerdem verhindert das jeweilige Führungselement Geräusche während der Linearbewegung der Schubstange, insbesondere bei Richtungswechseln. Ferner können durch die Führungselemente Fertigungs- und Montagetoleranzen zwischen Gehäuse und Schubstange kompensiert werden, wobei gleichzeitig die geforderte Verdrehsteifigkeit sichergestellt wird. Je nach Anordnung des jeweiligen Führungsabschnitts zum Abstützabschnitts können dazwischen weitere Abschnitte vorgesehen sein, insbesondere Umlenkabschnitte.
Unter einem elastischen Federabschnitt ist folglich ein Abschnitt des Führungselements zu verstehen, der äußere Einflüsse auf den Aktuator, die über die Schubstange in das System eingebracht werden, kompensieren und gegebenenfalls weiterleiten kann. Unter „federelastisch“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine solche Materialeigenschaft zu verstehen, bei welcher eine aufgrund einer äußeren Kraft eingetretene Verformung oder Auslenkung beim Entfernen der äußeren Kraft eine unmittelbare Rückverformung des Federabschnitts bzw. des Führungselements zur Folge hat.
Unter einer Wirkverbindung oder miteinander wirkverbundenen Bauteilen ist insbesondere eine nicht schaltbare Verbindung zwischen zwei Bauteilen oder Elementen zu verstehen, welche zu einer permanenten Übertragung einer Drehzahl und/oder eines Drehmoments vorgesehen ist. Die Verbindung kann dabei sowohl direkt, also unmittelbar, oder mittelbar, beispielsweise über eine Übersetzungsstufe, erfolgen. Die Verbindung kann beispielsweise über eine feste Welle erfolgen. Bei einer mittelbaren Verbindung kann zwischen den beiden Bauteilen oder Elementen ein weiteres dazwischen angeordnetes Bauteil oder Element vorgesehen sein. Beispielsweise können zwischen zwei Wellen weitere Wellen wirksam angeordnet sein.
Das jeweilige Führungselement ist vorzugsweise aus umgeformtem Blech ausgebildet. Ein Blech ist ein flaches metallisches Bauteil, dessen Breite und Länge um ein Vielfaches größer sind als dessen Dicke. Mithin ist das jeweilige Führungselement aus einem Metall ausgebildet. Die Steifigkeit des jeweiligen Führungselements, ein damit maximal übertragbares Moment sowie ein maximaler Verdrehwinkel können durch entsprechende Formgebung sowie durch geeignete Wahl der Materialstärke eingestellt werden.
Vorzugsweise weist das jeweilige Führungselement zwei Federabschnitte auf, die derart an entgegengesetzten Enden des Abstützabschnitts angeformt sind, dass sie parallel zum Abstützabschnitt sowie mit ihren freien Enden aufeinander zu gerichtet angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine gleichmäßige Krafteinleitung von der Schubstange auf das jeweilige Führungselement realisieren, insbesondere ohne dass ein Verkippen der Schubstange und/oder des jeweiligen Führungselements erfolgt. Die Federabschnitte können insbesondere ein Umschaltmoment der Drehrichtung abfangen und gemäß den vorherigen Ausführungen über den Abstützabschnitt in das Gehäuse leiten. Dadurch wird ein sanfterer Wechsel der Bewegungsrichtung der Schubstange gewährleistet. Das jeweilige Führungselement unterbricht bzw. dämpft aufgrund der Anordnung zwischen dem Gehäuse und der Schubstange einen Körperschall, der beispielsweise in Folge einer Drehrichtungsumkehr der Gewindemutter erfolgen kann. Mit anderen Worten kommt die Schubstange nicht in direkten Kontakt mit dem Gehäuse.
Bevorzugt ist sind die beiden Federabschnitten über einen jeweiligen Umlenkabschnitt mit dem Abstützabschnitt verbunden. Das Blech, dass zum jeweiligen Führungselement umgeformt wird, kann an den Umlenkabschnitten derart plastisch verformt werden, dass die beiden Federabschnitte aufeinander zu zeigen. Mithin hat das jeweilige Führungselement die Form einer geschlossenen Heftklammer, wobei zwischen den beiden freien Enden der Federabschnitte ferner bevorzugt ein Spalt ausgebildet ist. Außerdem ist zwischen dem Abstützabschnitt und den beiden Federabschnitten ebenfalls ein Spalt ausgebildet, sodass sich die Federabschnitte infolge einer äußeren Krafteinwirkung auf die Schubstange in Richtung des Abstützabschnitts elastisch verformen können. Die Länge beider Federabschnitte inklusive der Spaltbreite entspricht dabei in etwa der Länge des Abstützabschnitts.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist am Abstützabschnitt wenigstens eine in Richtung der Schubstange gerichtete Erhebung ausgebildet, die eine gestufte Federsteifigkeit für die Verformung der Federabschnitte realisiert. Die jeweilige Erhebung am Abstützabschnitt ist bevorzugt im Bereich des jeweiligen freien Endes des Federabschnitts angeordnet, und zwar derart, dass der Federabschnitt infolge einer elastischen Verformung an der Erhebung zur Anlage kommen und daran abstützen kann. Während der elastischen Verformung des jeweiligen Federabschnitts und vor Kontaktaufnahme mit der Erhebung verformt der jeweilige Federabschnitt mit einer ersten Federsteifigkeit. Nach einem zur Anlage kommen des jeweiligen Federabschnitts an der Erhebung erfolgt die weitere Verformung des jeweiligen Federabschnitts mit wenigstens einer zweiten Federsteifigkeit. Der jeweilige Federabschnitt stützt sich dabei an der Erhebung ab. Mit anderen Worten erfolgt ein Abstützen des Federabschnitts am damit einteilig verbundenen Abstützabschnitt, sodass eine nicht-lineare Verformung des Führungselements realisierbar ist. Die Federsteifigkeiten sind vorzugsweise derart gewählt, dass die Steifigkeit im Arbeitsbereich bzw. im Normalbetrieb weich ist, sodass eine vergleichsweise geringe Reibung vorliegt. Bei einem Endanschlag oder bei Überlast ist die Federsteifigkeit demgegenüber vergleichsweise hart, sodass der maximal zulässige Verdrehwinkel sichergestellt wird. Die zweite Federsteifigkeit ist vorzugsweise höher als die erste Federsteifigkeit.
Vorzugsweise umfasst die Verdrehsicherung zwei Führungselemente, die auf entgegengesetzten Seiten der Schubstange angeordnet sind. Ist ein Schlitten vorgesehen, können die beiden Führungselemente auf entgegengesetzten Seiten des Schlittens angeordnet sein. Dadurch wird eine radiale Bewegung der Schubstange bzw. des Schlittens zum Gehäuse in die beiden entgegengesetzten Richtungen abgestützt. Anders gesagt ist die Schubstange innerhalb des Gehäuses durch die beiden Führungselemente geführt. Insbesondere sind die Führungselemente horizontal gegenüberliegend an der Schubstange bzw. am Schlitten angeordnet, sodass im Wesentlichen horizontal verlaufende Radialbewegungen der Schubstange durch die Führungselemente kompensiert werden. Anstelle eines zweiten Führungselements kann auch ein Kunststoffteil vorgesehen sein, dass im Wesentlichen dazu vorgesehen ist, eine spielfreie Führung der Schubstange entlang des Gehäuses zu ermöglichen, wobei in diesem Fall nur ein Führungselement Radialbewegungen der Schubstange kompensiert.
Vorzugsweise sind die Führungselemente in sogenannte Schlüsselflächen bzw. Vertiefungen an der Schubstange aufgenommen. Ist ein Schlitten vorgesehen, können die beiden Führungselemente in Schlüsselflächen am Schlitten aufgenommen sein. Die Führungselemente sind insbesondere radial und axial in der entsprechenden Schlüsselfläche bzw. Vertiefung aufgenommen. Die Führungselemente ragen aus den Vertiefungen so weit hinaus, dass der jeweilige Abstützabschnitt am Gehäuse zur Anlage kommt. Es handelt sich mithin um Vertiefungen zur teilweisen Aufnahme der Führungselemente, wobei das jeweilige Führungselement vorzugsweise in die jeweilige Vertiefung eingelegt ist.
Bevorzugt ist am Gehäuse eine Ausnehmung ausgebildet, in der ein an der Schubstange befestigter Führungsstift geführt ist. Der Führungsstift kann direkt an der Schubstange oder, sofern vorgesehen, am Schlitten befestigt sein. Insbesondere kann der Führungsstift an der Schubstange bzw. am Schlitten eingeschraubt sein. Der Führungsstift kann somit eine Schraube oder Bolzen mit Außengewinde sein. Der Führungsstift erstreckt sich im Wesentlichen radial und ragt aus der Schubstange bzw. aus dem Schlitten radial in die Ausnehmung des Gehäuses. Die Ausnehmung nimmt den Führungsstift somit teilweise auf und führt ihn in axialer Richtung während der axialen Verlagerung der Schubstange. Die Ausnehmung weist eine erste axiale Endposition und eine zweite axiale Endposition auf, wobei der Führungsstift zwischen diesen Endpositionen verlagerbar ist. Die Endpositionen begrenzen die axiale Verlagerung der Schubstange in beide Richtungen. Mithin ist die Ausnehmung dazu eingerichtet, eine axiale Bewegung der Schubstange zu begrenzen. Die Ausnehmung bildet einen mechanischen Axialendanschlag. Außerdem unterstützt die Ausnehmung die Verdrehsicherung der Schubstange, da der Führungsstift in Umfangsrichtung der Schubstange bzw. des Gehäuses durch die Ausnehmung geführt ist. In der Ausnehmung kann ein Inlay angeordnet sein, in das der Führungsstift eingreift und worin dieser zwischen den Endpositionen geführt ist. Mittels des Inlays können höhere Kräfte in axialer Richtung der Schubstange abgefangen werden. Das Inlay weist dazu bevorzugt eine höhere Festigkeit auf als das Material des Gehäuses.
Ferner bevorzugt ist an der Schubstange wenigstens ein Radialanschlag zur Begrenzung einer auf das jeweilige Führungselement wirkenden Radiallast angeordnet. Ist ein Schlitten vorgesehen, kann der jeweilige Radialanschlag am Schlitten angeordnet sein. Der jeweilige Radialanschlag kann ein Zylinderstift bzw. ein Bolzen oder eine Schraube sein, die an der Schubstange bzw. am Schlitten angeordnet ist. Es ist denkbar, je nach Belastung mehrere Radialanschläge vorzusehen. Der jeweilige Radialanschlag dient insbesondere als Überlastsicherung für das jeweilige Führungselement. Vorteilhafterweise ist der jeweilige Radialanschlag derart am Schlitten bzw. an der Schubstange angeordnet, dass sich das jeweilige Führungselement nur bis zu einer bestimmten Maximalverformung verformen kann. An der Maximalverformung des jeweiligen Führungselements kommt der jeweilige Radialanschlag am Gehäuse zur Anlage und überträgt die radial wirkende Last aus der Schubstange direkt auf das Gehäuse. Eine Überbelastung, insbesondere eine Beschädigung oder ein Versagen, des jeweiligen Führungselements wird dadurch verhindert.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das jeweilige Führungselement wenigstens abschnittsweise eine reibungsmindernde Oberflächenbeschichtung und/oder eine Kunststoffummantelung aufweist. Die Oberflächenbeschichtung bzw. die Kunststoffummantelung dient dazu eine Reibung zwischen dem Gehäuse und dem jeweiligen daran abgleitenden Führungselement zu minimieren. Die Oberflächenbeschichtung bzw. die Kunststoffummantelung dienen neben der Reibungsreduzierung zudem dem Verschleißschutz sowie zur Reduzierung von ungewollten Geräuschen. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Teil der Schubstange, der Schlitten und/oder die Vertiefung am Schlitten kunststoffummantelt und/oder wärmebehandelt sein. Denkbar ist ebenfalls, dass diese Bauteile bzw. Abschnitte eine Oberflächenbeschichtung aufweisen, um im jeweiligen Kontaktbereich die genannten Eigenschaften zu erzielen.
Ein derartiger Aktuator wird vorzugsweise in einer erfindungsgemäßen Hinterachslenkung eines Fahrzeugs eingesetzt. Das Fahrzeug kann mehrere Hinterachsen aufweisen, wobei jeweils eine oder mehrere der Hinterachsen eine jeweilige Hinterachslenkung mit einem jeweiligen Aktuator aufweisen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Bauteile mit demselben Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen

1 eine vereinfachte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Hinterachslenkung,
2 eine erste schematische Längsschnittdarstellung B-B eines erfindungsgemäßen Aktuators der Hinterachslenkung nach 1,
3 eine zweite schematische Längsschnittdarstellung C-C des Aktuators gemäß 1 und 2,
4 eine erste schematische Querschnittdarstellung D-D des Aktuators gemäß den 1 bis 3,
5 eine zweite schematische Querschnittdarstellung A-A des Aktuators gemäß den 1 bis 4, und
6 ein schematischer Teilschnitt zur Veranschaulichung einer Verdrehsicherung des Aktuators gemäß den 1 bis 5.

Gemäß 1 ist eine Hinterachslenkung 14 für ein - hier nicht dargestelltes - Fahrzeug dargestellt, das einen Aktuator 1 mit einem Gehäuse 3 umfasst, in dem eine in den 2 exemplarisch dargestellte Schubstange 2 longitudinal geführt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Schubstange außer in 2 nicht dargestellt. Mittels der Schubstange 2 ist ein Lenkwinkel von jeweiligen - hier ebenfalls nicht gezeigten - Fahrzeugrädern, welche an Gabelelementen 15 der Hinterachslenkung 14 zumindest mittelbar angeordnet sind, einstellbar ist. Ferner weist die Hinterachslenkung 14 eine - nicht näher beschriebene - Antriebseinheit 16 auf, welche die Schubstange 2 zumindest mittelbar in eine Längsverlagerung versetzt.
Nach 2 in Kombination mit 3 ist die entlang des Gehäuses 3 axial verschiebliche Schubstange 2 zweigeteilt ausgebildet, aufweisend ein erstes Schubstangensegment 17 und ein zweites Schubstangensegment 18, wobei die beiden Schubstangensegmente 17, 18 an einem dazwischen liegenden Schlitten 19 vorliegend verschraubt sind. Auch andere Befestigungsarten sind ohne Weiteres denkbar. Zur Reibungsminimierung ist der Schlitten 19 innerhalb einer am Gehäuse 3 befestigten Gleitbuchse 20 axial geführt. Der Schlitten 19 wird nachfolgend als Teil der Schubstange 2 betrachtet, sodass, wenn nachfolgend von der Schubstange 2 die Rede ist, dies auch den Schlitten 19 sowie die Schubstangensegmente 17, 18 umfasst, und umgekehrt.
Am Schlitten 19 ist eine Verdrehsicherung 4 für die Schubstange 2 angeordnet, umfassend ein erstes Führungselement 5 sowie ein zweites Führungselement 6, die jeweils räumlich zwischen dem Gehäuse 3 und dem Schlitten 19 angeordnet sind. Die beiden Führungselemente 5, 6 sind an horizontal entgegengesetzten Seiten des Schlittens 19 in entsprechenden Vertiefungen 21 radial aufgenommen, vgl. insbesondere 6. Die Führungselemente 5, 6 sind in die Vertiefungen 21 eingelegt und stützen sich in axialer Richtung am Schlitten 19 ab. Gemäß der Detaillschnittdarstellung X nach 6 weist jedes Führungselement 5, 6 einen Abstützabschnitt 9 mit einer in Richtung der Schubstange 2 ausgebildeten Erhebung 10 auf, wobei der Abstützabschnitt 9 mit Ausnahme der Erhebung 10 am Gehäuse 3 zur Anlage kommt. Außerdem weist jedes Führungselement 5, 6 zwei Federabschnitte 7, 8 auf, die über einen jeweiligen Umlenkabschnitt 22, 23 federelastisch an der Schubstange 2 zur Anlage kommen. Mithin sind die Federabschnitte 7, 8 derart an entgegengesetzten Enden des Abstützabschnitts 9 angeformt, dass sie zum einen parallel zum Abstützabschnitt 9 und zum anderen mit ihren freien Enden aufeinander zu gerichtet angeordnet sind, wobei zwischen den freien Enden ein Spalt 24 ausgebildet ist, sodass sich die Federabschnitte 7, 8 unabhängig voneinander elastisch verformen können. Die Erhebung 10 ist bezogen auf die Längsachse 25 der Schubstange 2 bzw. des Schlittens 19 radial außerhalb des Spaltes 24 zwischen den freien Enden der Federabschnitte 7, 8 ausgebildet und im Wesentlichen dazu ausgebildet, zwei unterschiedliche Federsteifigkeiten für die Verformung der Federabschnitte 7, 8 zu realisieren. Die Federsteifigkeiten der Führungselemente 5, 6 sind derart gewählt, dass sie mit zunehmender Verformung der Federabschnitte 7, 8 zunehmen. 6 zeigt das erste Führungselement 5 exemplarisch, wobei das zweite Führungselement 6 identisch dazu, jedoch spiegelverkehrt am Schlitten 19 angeordnet ist. Dies zeigt 5 Die Führungselemente 5, 6 sind aus umgeformtem Blech ausgebildet, sodass sie insbesondere kostengünstig herstellbar sind. Es ist denkbar, in Abhängigkeit der auftretenden Lasten oder der Ausgestaltung des Aktuators auch mehr als zwei Führungselemente 5, 6 vorzusehen.
Gemäß 2, der Längsschnittdarstellung A-A, und 5, der Querschnittdarstellung D-D, ist am Gehäuse 3 eine Ausnehmung 12 ausgebildet, in der ein Inlay 26 angeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, einen am Schlitten 19 befestigten Führungsstift 11 zu führen. Der Inlay 26 bildet einen mechanischen Axialendanschlag für den Führungsstift 11, der eine axiale Beweglichkeit der Schubstange 2 begrenzt.
Montiert wird der Schlitten 19 mit den entsprechenden Bauteilen des Aktuators 1 durch eine Öffnung 27 am Gehäuse 3, wobei zunächst die Gleitbuchse 20 und anschließend der Inlay 26 durch die Öffnung 27 in das Gehäuse 3 eingesetzt werden. Nachfolgend wird der Schlitten 19 montiert, wobei die Schubstangensegmente 17, 18 am Schlitten 19 befestigt werden. Der Schlitten 19 weist eine radial durchgehende Ausnehmung auf, in die der Führungsstift 11 eingeschraubt wird, und zwar so, dass er teilweise in die Ausnehmung 12 hineinragt.
Nach 3 in Kombination mit 4 sind am Schlitten 19 vier als Zylinderstifte ausgebildete Radialanschläge 13 vorgesehen, und zwar zwei in axialer Richtung der Schubstange 2 auf der linken Seite und zwei in axialer Richtung der Schubstange 2 auf der rechten Seite. Die Radialanschläge 13 verlaufen jeweils im Wesentlichen vertikal sowie parallel zueinander und bilden eine Überlastsicherung für die Führungselemente 5, 6 der Verdrehsicherung 4. Die Anzahl der Radialanschläge 13 kann sich je nach Anwendung und Belastung des Systems unterscheiden. Die Radialanschläge 13 begrenzen auf die beiden Führungselemente 5, 6 wirkende Radiallasten, die durch die Schubstange 2 in das System des Aktuators 1 eingeleitet werden. Derartige Lasten treten beispielsweise aufgrund einer exzentrischen Anordnung eines Lenkgestänges und/oder der Räder des Kraftfahrzeugs an der Schubstange 2 auf. Diese Lasten können sich erhöhen, insbesondere bei Kurvenfahrten, beim Durchfahren von Schlaglöchern oder beim Überfahren unebener Fahrbahnen, und so ungewollte Schäden am Aktuator 1 bzw. den Bauteilen des Aktuators 1 erzeugen. Um dies zu verhindern, sind die Führungselemente 5, 6 sowie die Radialanschläge 13 vorgesehen, durch die die Übertragung eines maximalen Drehmoments sichergestellt wird.
Die Führungselemente 5, 6 können vor oder nach der Montage der Radialanschläge 13 in die jeweilige Vertiefung 21 eingesetzt werden. Das erste Führungselement 5 befindet sich nach der Montage in axialer Richtung der Schubstange 2 auf der rechten Seite zwischen einem ersten und zweiten Radialanschlag 13, wobei das zweite Führungselement 6 in axialer Richtung der Schubstange 2 auf der linken Seite zwischen einem dritten und vierten Radialanschlag 13 angeordnet ist. Die Führungselemente 5, 6 weisen eine reibungsmindernde Oberflächenbeschichtung auf. Alternativ oder ergänzend können die Führungselemente 5, 6 auch eine Kunststoffummantelung aufweisen. Ferner ist denkbar, dass die Führungselemente 5, 6 wärmebehandelt sind. Mit anderen Worten können an den Führungselementen 5, 6 Mittel vorgesehen sein, die zur Reibungsminderung, zum Verschleißschutz sowie zur Geräuschreduzierung zwischen den Führungselementen 5, 6 und dem Gehäuse 3 vorgesehen sein. Dieser Effekt kann gleichzeitig durch entsprechende (Wärme-)Behandlung oder Herstellung des jeweiligen Führungselements 5, 6 erreicht werden.
Am Schlitten 19 wird ferner ein Sensorgeber 30 einer Sensorvorrichtung 28 befestigt, das mit einem Sensorelement 29 wechselwirkt, das ferner dazu ausgebildet ist, die Öffnung 27 des Gehäuses 3 zu verschließen. Das Sensorelement 29 kann ein Linearsensor sein, wobei der Sensorgeber 30 als Sensorgegenstück für das Sensorelement 29 fungiert. Beispielsweise kann mittels der Sensorvorrichtung 28 durch Anwendung eines optischen Messverfahrens eine relative Position der Schubstange 2 relativ zum Gehäuse3, insbesondere durch eine Weg- und/oder Abstandsmessung, erfasst werden, wobei die erfassten Daten für eine weitere Auswertung z.B. durch eine Steuer- und Auswerteeinheit bereitgestellt werden können. Auch Messmethoden, die auf einem anderen physikalischen Messprinzip basieren, sind für die Sensorvorrichtung 28 denkbar. Der Sensorgeber 30 ist vorliegend am Schlitten 19 verschraubt.
Bezugszeichenliste

1: Aktuator
2: Schubstange
3: Gehäuse
4: Verdrehsicherung
5: Erstes Führungselement
6: Zweites Führungselement
7: Erster Federabschnitt
8: Zweiter Federabschnitt
9: Abstützabschnitt
10: Erhebung
11: Führungsstift
12: Ausnehmung am Gehäuse
13: Radialanschlag
14: Hinterachslenkung
15: Gabelelement
16: Antriebseinheit
17: Erstes Schubstangensegment
18: Zweites Schubstangensegment
19: Schlitten
20: Gleitbuchse
21: Vertiefung am Schlitten
22: Erster Umlenkabschnitt
23: Zweiter Umlenkabschnitt
24: Spalt
25: Längsachse der Schubstange
26: Inlay
27: Öffnung am Gehäuse
28: Sensorvorrichtung
29: Sensorelement
30: Sensorgeber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018123424 A1 [0002]

Claims

Aktuator (1) für eine Hinterachslenkung (14) eines Fahrzeugs, umfassend eine Schubstange (2), die innerhalb eines Gehäuses (3) longitudinal verlagerbar ist, wobei an der Schubstange (2) zumindest mittelbar eine Verdrehsicherung (4) angeordnet ist, die wenigstens ein räumlich zwischen dem Gehäuse (3) und der Schubstange (2) angeordnetes Führungselement (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Führungselement (5) einen Abstützabschnitt (9), der am Gehäuse (3) zur Anlage kommt, sowie wenigstens einen ersten Federabschnitt (7), der federelastisch an der Schubstange (2) zur Anlage kommt, umfasst.
Aktuator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Führungselement (5) zwei Federabschnitte (7, 8) aufweist, die derart an entgegengesetzten Enden des Abstützabschnitts (9) angeformt sind, dass sie parallel zum Abstützabschnitt (9) sowie mit ihren freien Enden aufeinander zu gerichtet angeordnet sind.
Aktuator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Abstützabschnitt (6) wenigstens eine in Richtung der Schubstange (2) gerichtete Erhebung (10) ausgebildet ist, die eine gestufte Federsteifigkeit für die Verformung der Federabschnitte (7, 8) realisiert.
Aktuator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Führungselement (5) aus umgeformtem Blech ausgebildet ist.
Aktuator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (4) zwei Führungselemente (5, 6) umfasst, die auf entgegengesetzten Seiten der Schubstange (2) angeordnet sind.
Aktuator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (3) eine Ausnehmung (12) ausgebildet ist, in der ein an der Schubstange (2) befestigter Führungsstift (11) geführt ist.
Aktuator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schubstange (2) wenigstens ein Radialanschlag (13) zur Begrenzung einer auf das jeweilige Führungselement (5, 6) wirkenden Radiallast angeordnet ist.
Aktuator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Führungselement (5, 6) wenigstens abschnittsweise eine reibungsmindernde Oberflächenbeschichtung und/oder eine Kunststoffummantelung aufweist.
Hinterachslenkung (14) für ein Fahrzeug, umfassend einen Aktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Fahrzeug, umfassend eine Hinterachslenkung (14) nach Anspruch 9.