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Die Erfindung betrifft ein Schubgestänge für einen Linearaktuator einer Achslenkung eines Fahrzeugs, umfassend zumindest eine erste Stange und eine Spindel zum Übersetzen einer Drehbewegung einer Antriebsvorrichtung in eine Linearbewegung des Schubgestänges, wobei die Spindel einen Spindelabsatz und an einem ersten axialen Ende einen ersten Anschlussabsatz zur Verbindung mit der ersten Stange aufweist.
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Gattungsgemäße Schubgestänge sind aus dem Stand der Technik bekannt für Linearaktuatoren bekannt. Solche Linearaktuatoren werden beispielsweise bei Hinterachslenkungen an Kraftfahrzeugen zur Hinterachslenkung eingesetzt. Dabei ist es üblich, dass an einer Stange als Verdrehsicherung ein Absatz mit einer unrunden Geometrie oder radiale Vorsprünge ausgebildet ist bzw. sind, der bzw. die mit einer entsprechenden Geometrie an einem Gehäuse des Linearaktuators zur Drehsicherung des Gestänges zusammenwirkt bzw. zusammenwirken.
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Aus
EP 1 911 660 A1 ist beispielsweise ein Linearaktuator mit einem Schubgestänge bekannt, das eine Spindel und eine damit verbundene Stange umfasst, wobei an der Stange eine Verdrehsicherung ausgebildet ist, die das Schubgestänge gegenüber einem Gehäuse in Umfangsrichtung hält.
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Nachteilig sind solche Verdrehsicherungen aufwendig herzustellen, insbesondere da die Verdrehsicherung in axialer Richtung fest mit der Stange verbunden sein muss, etwa mittels eines Materialschlusses. Entsprechend sind solche Verdrehsicherungen teuer.
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In Anbetracht des vorgenannten Standes der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schubgestänge vorzuschlagen, dass einfach und kostengünstig ausgebildet ist. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 9. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Ein erfindungsgemäßes Schubgestänge ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel zwischen dem Spindelabsatz und dem ersten Anschlussabsatz einen Aufnahmeabsatz mit einem darauf drehfest aufgenommenen Sicherungselement zur Verdrehsicherung des Schubgestänges aufweist, wobei das Sicherungselement in axialer Richtung zwischen dem Spindelabsatz und der ersten Stange gehalten ist.
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Im Sinne der Erfindung ist unter der axialen Richtung die Längsrichtung des Schubgestänges zu verstehen. Bei einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Linearaktuator mit dem Schubgestänge zur Achslenkung der Hinterräder verwendet wird, ist die Längsrichtung des Schubgestänges eine Querrichtung des Kraftfahrzeugs.
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Die Erfindung umfasst nun die Lehre, dass zur Verdrehsicherung ein von der ersten Stange unabhängiges, also als Einzelteil gefertigtes, Sicherungselement verwendet wird, das auf einem Absatz der Spindel aufgeschoben und zwischen der Spindel und der ersten Stange axial gehalten wird. Da die Spindel üblicherweise aus einem anderen Material gefertigt ist als die erste Stange und eine zweiteilige Ausführung von Spindel und erster Stange daher unerlässlich ist, kann die Verbindung durch die Erfindung geschickt genutzt werden, um eine axiale Sicherung des Sicherungselements zu erreichen. Ein Ausbilden einer Verdrehsicherung an der ersten Stange ist somit nicht mehr notwendig. Das Sicherungselement ist zudem als Einzelteil unabhängig von der ersten Stange und kann daher auf einfache Weise gefertigt werden. Bei der Montage des Schubgestänges ist das Sicherungselement ferner auf einfache Weise auf der Spindel über den ersten Anschlussabsatz aufschiebbar.
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Insbesondere wird das Sicherungselement axial zwischen der Spindel und der ersten Stange gehalten, indem der Spindelabsatz und die erste Stange jeweils einen größeren Außenradius aufweisen als der Aufnahmeabsatz und somit das Sicherungselement radial überragen. Insofern Spindel, Aufnahmeabsatz und/oder erste Stange an den Stößen zwischeneinander keine runde Geometrie aufweisen, ist ein radiales Überragen so zu verstehen, dass Spindel und erste Stange zumindest über einen Teil des Umfangs insbesondere abschnittsweise das Sicherungselement radial überragen.
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Das Schubgestänge kann ferner auch eine zweite Stange aufweisen, die mit der Spindel über einen zweiten Anschlussabsatz der Spindel verbunden ist. Der zweite Anschlussabsatz liegt dann an einem zweiten axialen Ende der Spindel, das dem ersten Ende gegenüberliegt.
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In einer Ausführungsform weist der Aufnahmeabsatz zur drehfesten Verbindung des Aufnahmeabsatzes mit dem Sicherungselement eine nichtrunde Außengeometrie und das Sicherungselement eine korrespondierende Innengeometrie auf. Beispielsweise ist die Außengeometrie ein Mehrkant oder eine Rändelung. Auf diese Weise ist das Sicherungselement verdrehsicher an dem Aufnahmeabsatz gehalten und gleichzeitig auf einfache Weise durch axiales Aufschieben montierbar.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Sicherungselement eine nichtrunde Au-ßengeometrie auf. An einem Gehäuse des Linearaktuators kann dann eine entsprechende Gegengeometrie vorgesehen sein, in dem das Sicherungselement durch seine unrunde Geometrie gegen Verdrehen gesichert ist. Eine solche Gegengeometrie kann ferner als axiale Führungsfläche für das Sicherungselement bei einem Verstellen des Schubgestänges dienen. Besonders bevorzugt ist das Sicherungselement dazu an Kontaktflächen, die zum Kontakt mit einer solchen Führungsfläche vorgesehen sind, aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften gebildet oder mit einem solchen beschichtet.
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In einer Ausführungsform ist das Sicherungselement mehrteilig aus einem radial innenliegenden Haltelement und einem mit dem Haltelement drehfest verbundenen, radial außenliegenden Gleitelement gebildet. Das Haltelement ist dann dazu vorgesehen, das Sicherungselement an dem Aufnahmeabsatz zu halten und bei der Verdrehsicherung eine Kraft zwischen Sicherungselement und Aufnahmeabsatz zu übertragen. Insbesondere ist das Haltelement aus einem entsprechend festen Werkstoff hergestellt, beispielsweise aus einem Metall. Das Gleitelement ist dazu vorgesehen, an einer Führungsfläche eines Gehäuses mit einer möglichst geringen Reibung entlangzugleiten. Insbesondere wenn eine Torsionslast an dem Schubgestänge anliegt besteht zwischen Sicherungselement und Führungsfläche eine Pressung, die bei zu hoher Reibung eine axiale Bewegung des Sicherungselements verhindern könnte. Das Schubgestänge würde dann blockieren.
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Bevorzugt weist bei einer solchen Ausführungsform das Haltelement zur drehfesten Verbindung des Haltelements mit dem Gleitelement eine nichtrunde Außengeometrie und das Gleitelement eine korrespondierende Innengeometrie auf. Insbesondere handelt es sich dabei um eine Rändelung. Das Gleitelement ist dann sicher an dem Haltelement gehalten.
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Weiterhin bevorzugt bei einer solchen Ausführungsform ist das Haltelement in axialer Richtung zwischen dem Spindelabsatz und der ersten Stange gehalten und das Gleitelement gegenüber dem Haltelement axial gehalten. Ein sehr großer radialer Überstand des Spindelabsatzes und der ersten Stange über dem Sicherungselement ist dann nicht notwendig. Besonders bevorzugt weist zum axialen Halten des Gleitelements an dem Haltelement das Haltelement einen sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprung und das Gleitelement eine korrespondierende Ausnehmung oder das Gleitelement einen sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprung und das Haltelement eine korrespondierende Ausnehmung auf. Solche Vorsprünge und Ausnehmungen können beispielsweise eine Rändelung unterbrechen.
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Es ist alternativ möglich, dass das Sicherungselement einteilig aus einem Material hergestellt ist, dass gleichzeitig gute Festigkeitseigenschaften und günstige Reibeigenschaften aufweist. Weiterhin ist es auch alternativ möglich, dass das Sicherungselement aus einem festen Werkstoff gebildet ist, der mit einer Gleitbeschichtung an den Kontaktflächen beschichtet ist.
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In einer Ausführungsform weist die Spindel an dem ersten Anschlussabsatz ein Gewinde auf, wobei die erste Stange ein Gegengewinde aufweist, und wobei die Spindel mit der ersten Stange mittels einer Verschraubung des Gewindes mit dem Gegengewinde verbunden ist. Das Sicherungselement kann dann axial einen Überhang über dem Aufnahmeabsatz aufweisen, so dass mittels der Verschraubung die erste Stange mit einer Stirnfläche das Sicherungselement gegen eine Flanke des Spindelabsatzes drückt. Insbesondere sind die Gewinde so ausgestaltet, dass die Verschraubung selbsthemmend ist. Die Verschraubung kann auch zusätzlich verklebt sein. Das Sicherungselement ist dann axial besonders sicher gehalten. Alternativ können auch andere Befestigungsmittel zwischen Spindel und erster Stange vorgesehen sein, wie etwa Klemmmittel, eine Verklebung oder eine Presspassung, bei der die Teile thermisch gefügt werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Linearaktuator für eine Achslenkung eines Fahrzeugs mit einem axial beweglich gelagerten vorbeschriebenen Schubgestänge, einer Antriebsvorrichtung zum axialen Verstellen des Schubgestänges und mit einem Getriebe zum Übersetzen einer Drehbewegung der Antriebsvorrichtung in eine Linearbewegung des Schubgestänges mittels der Spindel und einer darauf wirkenden Spindelmutter. Der Linearaktuator nutzt die vorbeschriebenen Vorteile des Schubgestänges ebenso wie das Schubgestänge bzw. weist diese ebenfalls auf.
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Bevorzugt weist der Linearaktuator ein ortsfestes Gehäuse auf und das Gehäuse weist eine Führungsgeometrie zum axialen Führen des Sicherungselements auf, wobei das Sicherungselement an der Führungsgeometrie drehfest gehalten ist.
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Unter einer ortsfesten Anordnung eines Elements wird verstanden, dass dieses Element unabhängig von der Bewegung des Schubgestänges positioniert und gehalten ist, also bei einem Verstellen des Schubgestänges nicht mit diesem mit bewegt oder durch dessen Bewegung in seiner Lage beeinflusst wird. Beispielsweise kann ein solches Element an einem Gehäuse des Linearaktuators oder an dem Unterboden eines Kraftfahrzeugs, an dem der Linearaktuator befestigt ist, festgelegt sein.
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Die Führungsgeometrie ist insbesondere aus einem Gleitmaterial mit einem niedrigen Reibkoeffizient gebildet oder mit einem solchen Beschichtet. Als Gleitmaterial für diese Anwendung sowie für alle weiteren vorbeschriebenen Anwendungen, bei denen ein Material günstige Reibeigenschaften aufweisen soll, kann beispielsweise POM oder PTFE eingesetzt werden.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt
- 1 eine vereinfachte Darstellung eines Linearaktuators,
- 2 ein erfindungsgemäßes Schubgestänge,
- 3 ein Schubgestänge gemäß 2 in Explosionsdarstellung, und
- 4 eine Spindel mit daran angeordnetem Sicherungselement.
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1 zeigt einen Linearaktuator 1 mit einem Gehäuse 2, in dem ein hier nicht dargestelltes Schubgestänge 7 geführt ist. Auf das Schubgestänge 7 wirkt eine Antriebsvorrichtung 3, die parallel zum Schubgestänge 7 angeordnet ist und deren Antriebsleistung über einen Riementrieb 4 in einem Riemengehäuse auf das Schubgestänge 7 übertragen wird. An Enden des Schubgestänges 7 sind Gabeln 5.1, 5.2 angeordnet, mittels denen eine lineare Bewegung des Schubgestänges 7 auf Räder eines Fahrzeugs übertragen werden kann. An dem Linearaktuator 1 ist weiterhin ein Sensorgehäuse 6 angeordnet.
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2 zeigt ein Schubgestänge 7 mit einer mittig angeordneten Spindel 8 und an Enden der Spindel 8 angeordneten Stangen 9.1, 9.2. Zwischen der Spindel 8 und einer ersten Stange 9.1 ist ein Sicherungselement 10 angeordnet, dass auf einem Aufnahmeabsatz der Spindel 8 aufgeschoben ist. Das Sicherungselement 10 weist eine nichtrunde Außengeometrie 10.1 auf, die hier als viereckige Geometrie mit abgeschnittenen Ecken ausgeführt ist. Mit der unrunden Geometrie 10.1 ist das Sicherungselement 10 an einer nicht dargestellten Gegengeometrie in dem Gehäuse 2 axial geführt und verdrehsicher gehalten.
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3 zeigt das Schubgestänge 7 aus 2 in einer Explosionsdarstellung. Die Spindel 8 weist einen Spindelabsatz 8.1, einen ersten Anschlussabsatz 8.2 und einen zweiten Anschlussabsatz 8.3 auf, wobei die Anschlussabsätze 8.2, 8.3 jeweils Außengewinde zum Verbinden der Spindel 8 mit den Stangen 9.1, 9.2 aufweisen. Zwischen dem Spindelabsatz 8.1 und dem ersten Anschlussabsatz 8.2 ist ein Aufnahmeabsatz 8.4 vorgesehen, auf dem das Sicherungselement 10 aufgeschoben wird. Der Aufnahmeabsatz 8.4 weist dazu eine nichtrunde Geometrie auf, die mit einer Rändelung 10.2 des Sicherungselements 10 zusammenwirkt, so dass das Sicherungselement 10 verdrehsicher an dem Aufnahmeabsatz 8.4 gehalten ist. Das Sicherungselement 10 liegt dabei axial an dem Spindelabsatz 8.1 an, wobei die erste Stange 9.1 bei zusammengebautem Gestänge 7 ebenfalls axial an dem Sicherungselement 10 anliegt, so, dass das Sicherungselement 10 axial zwischen Spindel 8 und erster Stange 9.1 gehalten ist. Die Spindel 8 weist weiterhin einen Werkzeugabsatz 8.5 auf, der zum Angriff eines Werkzeugs beim Zusammenbau des Gestänges 7 dient und eine entsprechende Werkzeuggeometrie aufweist. Die Stangen 9.1, 9.2 weisen an der Spindel 8 abgewandten Enden Absätze mit unrunden Geometrien zum drehfesten Verbinden der Stangen 9.1, 9.2 mit den Gabeln 5.1, 5.2 auf.
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4 zeigt die Spindel 8 mit einem darauf angeordneten Sicherungselement 10 im Detail, wobei die Spindel 8 hier ohne einen Werkzeugabsatz 8.5 dargestellt ist. Das Sicherungselement 10 ist aus einem radial innenliegenden Haltelement 10.3 und einem radial außenliegenden Gleitelement 10.4 gebildet. Das Haltelement 10.3 ist dabei aus einem Material mit einer hohen Festigkeit gebildet, so, dass zwischen Sicherungselement 10 und Spindel 8 eine sichere Verbindung besteht. Das Gleitelement 10.4 ist aus einem Material mit günstigen Gleiteigenschaften gebildet, so, dass zwischen dem Sicherungselement 10 und einer axialen Führung in dem Gehäuse 2 ein geringer Reibkoeffizient besteht. Das Haltelement 10.3 und das Gleitelement 10.4 sind über eine Rändelung miteinander drehfest verbunden. Nicht dargestellt ist ferner, dass die Rändelung zwischen Haltelement 10.3 und Gleitelement 10.4 in axialer Richtung durch zumindest eine sich radial erstreckenden Feder-Nut-Verbindung unterbrochen ist, die sich insbesondere um den gesamten Umfang der Mantelflächen von Haltelement 10.3 und Gleitelement 10.4 erstrecken. Durch die Feder-Nut-Verbindung sind das Haltelement 10.3 und das Gleitelement 10.4 in axialer Richtung aneinander gehalten. Der Spindelabsatz 8.1 und die erste Stange 9.1 halten dann in axialer Richtung lediglich das Haltelement 10.3 fest. Das Sicherungselement 10 ist hier abweichend von 3 an seiner inneren Mantelfläche statt mit einer Rändelung 10.2 mit einer sechseckigen Geometrie 10.5 ausgeführt, über die es verdrehsicher an dem Aufnahmeabsatz 8.4 gehalten ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearaktuator
- 2
- Gehäuse
- 3
- Antriebsvorrichtung
- 4
- Riementrieb
- 5.1
- Gabel
- 5.2
- Gabel
- 6
- Sensorgehäuse
- 7
- Schubgestänge
- 8
- Spindel
- 8.1
- Spindelabsatz
- 8.2
- erster Anschlussabsatz
- 8.3
- zweiter Anschlussabsatz
- 8.4
- Aufnahmeabsatz
- 8.5
- Werkzeugabsatz
- 9.1
- erste Stange
- 9.2
- zweite Stange
- 10
- Sicherungselement
- 10.1
- unrunde Geometrie des Sicherungselements
- 10.2
- Rändelung des Sicherungselements
- 10.3
- Haltelement des Sicherungselements
- 10.4
- Gleitelement des Sicherungselements
- 10.5
- sechseckige Geometrie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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