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Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Achslenkung eines Fahrzeugs, umfassend eine Schubstange, die innerhalb eines Gehäuses longitudinal verlagerbar ist, wobei die Schubstange eine Verdrehsicherung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Achslenkung mit einem derartigen Aktuator sowie ein Fahrzeug, umfassend eine solche Achslenkung.
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Aus der
DE 10 2018 130 228 B3 geht ein Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs hervor, umfassend eine-Schubstange, die innerhalb eines Gehäuses longitudinal verlagerbar ist, wobei die Schubstange eine Verdrehsicherung mit einem Führungselement aufweist, das in einer am Gehäuse angeordneten ein- oder mehrteiligen Gleitschiene in axialer Richtung geführt ist, wobei zwischen der Gleitschiene und dem Gehäuse ein Elastomerring angeordnet ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen alternativen Aktuator für eine Achslenkung eines Fahrzeugs vorzuschlagen. 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 Achslenkung eines Fahrzeugs umfasst eine Schubstange, die innerhalb eines Gehäuses longitudinal verlagerbar ist, wobei an der Schubstange ein Targethalter für ein Target lösbar befestigt ist, wobei das Target dazu ausgebildet ist, mit einer ortsfesten Sensoranordnung wechselzuwirken, wobei der Targethalter ein Basisteil zur Aufnahme des Targets sowie wenigstens eine daran angeformte und die Schubstange wenigstens teilweise umgreifende erste Schnappkontur mit einem ersten Schnapparm und einem zweiten Schnapparm aufweist. Der Vorteil dieser Anordnung besteht im Wesentlichen darin, dass auf ein zusätzliches Verschrauben des Targets an der Schubstange verzichtet werden kann.
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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 zumindest eine 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.
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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.
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Das an der Schubstange befestigte Target wechselwirkt mit der vorzugsweise am Gehäuse befestigten Sensoranordnung. Das Target ist mit der Schubstange relativ zur ortsfesten, insbesondere zur gehäusefesten, Sensoranordnung beweglich, um insbesondere eine axiale Position der Schubstange relativ zum Gehäuse bestimmen zu können. Die Sensoranordnung umfasst einen Sensordeckel, der bei dessen Montage am Gehäuse der Achslenkung befestigt wird. Das Target ist in Umfangsrichtung an dem Sensordeckel abgestützt und dadurch geführt.
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Die Schubstange ist im Bereich des Targets bevorzugt als Welle ausgebildet, insbesondere mit einem im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt. Die Schnapparme der jeweiligen Schnappkontur bilden eine im Wesentlichen C-förmige, konkave Innenfläche, die komplementär zu einer Außenfläche der Schubstange ausgebildet ist. Die Schnappkontur bildet mit den Schnapparmen eine Teilringfläche aus, deren Umfang jedenfalls größer ist als der halbe Umfang der Schubstange, sodass die Schnapparme bei Montage des Targethalters an der Schubstange einschnappen und so eine formschlüssige Verbindung mit der Schubstange erzeugen. Ein radiales Lösen des Targethalters von der Schubstange wird dadurch verhindert.
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Wenigstens einer der Schnapparme, vorzugsweise beide Schnapparme, sind elastisch verformbar, um die schnappende Montage des Targethalters an der Schubstange zu realisieren. Nach der Montage des Targethalters umgreifen die Schnapparme die Schubstange wenigstens teilweise, insbesondere um mehr als den halben Umfang der Schubstange, und sichern so den Targethalter an der Schubstange in radialer Richtung bzw. stützen den Targethalter an der Schubstange radial ab.
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Vorzugsweise umfasst der Targethalter eine zur ersten Schnappkontur axial beabstandete zweite Schnappkontur mit einem ersten Schnapparm und einem zweiten Schnapparm. Die beiden Schnappkonturen sind bevorzugt identisch ausgebildet, wobei die Schubstange so an zwei axialen Position von den Schnappkonturen des Targethalters umgriffen wird. Durch Vorsehen von zwei oder mehreren axial beabstandeten Schnappkonturen kann ein Verkippen des Targethalters relativ zur Schubstange verhindert werden. Insbesondere wird ein Nicken des Targethalters verhindert. Dadurch ist der Targethalter stabiler an der Schubstange angeordnet.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Schubstange eine radiale Verjüngung zur radialen Aufnahme der jeweiligen Schnappkontur aufweist. Anders gesagt weist die Schubstange im Bereich des Targethalters einen radialen Einstich auf. Dadurch wird der Targethalter in axialer Richtung an der Schubstange gesichert. Mithin stützt sich der Targethalter in axialer Richtung an der Schubstange axial ab.
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Die jeweilige Schnappkontur sichert den Targethalter zumindest vor einer radialen Bewegung relativ zur Schubstange. Die elastischen Eigenschaften der jeweiligen Schnappkontur bzw. der Schnapparme sind derart gewählt, dass ein ungewolltes Lösen des Targethalters von der Schubstange in radialer Richtung verhindert wird. Mithin sind die Schnapparme der jeweiligen Schnappkontur so elastisch bzw. weich ausgebildet, dass eine Montage des Targethalters an der Schubstange möglich ist, sowie so steif ausgebildet, dass ein ungewolltes Lösen des Targethalters von der Schubstange möglich ist.
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Um den Targethalter vor einem Verdrehen relativ zur Schubstange zu sichern, ist am Basisteil an vom Gehäuse geführten Seitenflächen jeweils wenigstens eine federelastisch verformbare Federnase angeformt, die dazu ausgebildet ist, den Targethalter gegen ein Verdrehen relativ zur Sensoranordnung zu sichern. Mit anderen Worten sind am Basisteil an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils mindestens eine Federnase angeformt. Die Seitenflächen des Basisteils verlaufen im Wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung bzw. Längsrichtung der Schubstange. Die Federnasen stützen den Targethalter in Umfangsrichtung am Gehäuse ab und gewährleisten eine Längsführung des Targethalters an der Sensoranordnung. Mithin wird der Targethalter durch die Federnasen in einer rotativen Normalstellung gehalten. Dies verbessert die Messgenauigkeit der Sensoranordnung. Mithin wird eine Messfehleranfälligkeit der Sensoranordnung reduziert. Die Federnasen realisieren ferner einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen an der Sensoranordnung und/oder Targethalter. Insbesondere ist die Steifigkeit der Federnasen so gewählt, dass ihre Reaktionskraft größer ist als die resultierende Drehmoment aus der Verdrehung der Schubstange. Dadurch bleibt der Targethalter stehts in seiner rotativen Neutrallage.
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Die Federnasen weisen federelastische Eigenschaften auf. „Federelastisch“ bedeutet, dass sich das Material der jeweiligen Druckfeder in dessen Arbeitsbereich gemäß dem Hook'schen Gesetz verhält und dementsprechend eine Federkonstante besitzt. Es handelt sich um eine solche Materialeigenschaft, bei welcher eine aufgrund einer äußeren Kraft eingetretene Verformung oder Auslenkung beim Entfernen der äußeren Kraft eine unmittelbare Rückverformung der jeweiligen Federnasen zur Folge hat. Gleiches trifft auch auf die Schnapparme der jeweiligen Schnappkontur zu.
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Vorzugsweise weist die Sensoranordnung eine Aufnahme auf, in die das Basisteil mit dem Target wenigstens teilweise hineinragt. Bevorzugt weist der Sensordeckel der Sensoranordnung die Aufnahme auf. Die Federnasen sind nach einem Ausführungsbeispiel innerhalb des durch die Aufnahme der Sensoranordnung gebildeten Raumes angeordnet und stützen sich bezogen auf die Verlagerungsrichtung der Schubstange an der inneren Wandung der Sensoranordnung seitlich ab, um die Verdrehsicherung des Targethalters zu realisieren.
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Nach einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Federnasen derart an dem Basisteil angeformt und ausgestaltet, dass sie aus dem von der Aufnahme der Sensoranordnung definierten Raum in Richtung der Schnappkontur des Targethalters herausragen. In diesem Sinn sind die Federnasen bevorzugt derart ausgebildet, dass sie vor einer Montage der Sensoranordnung am Gehäuse den Targethalter gegenüber dem Gehäuse vorpositionieren. Bei der Montage des Aktuators wird nach Montage der Schubstange im Gehäuse der Targethalter, wie zuvor bereits beschrieben, auf die Schubstange montiert, indem die Schnapparme der jeweiligen Schnappkontur auf die Schubstange schnappen. Die Federnasen realisieren dabei eine Zwischenpositionierung des Targethalters relativ zur Schubstange und relativ zum Gehäuse und zentrieren den Targethalter vor, bis die Sensoranordnung montiert ist.
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Die Federnasen sind ferner bevorzugt derart ausgebildet, dass sie nach der Montage der Sensoranordnung am Gehäuse den Targethalter an der Sensoranordnung führen und dabei nicht am Gehäuse zur Anlage kommen. Nach der Montage der Sensoranordnung ist folglich eine Zwischenpositionierung des Targethalters am Gehäuse nicht mehr erforderlich, wobei die Führung und Verdrehsicherung des Targethalters ausschließlich über die sich nach der Montage der Sensoranordnung an der Sensoranordnung abstützenden Federnasen erfolgt. Die Abschnitte, mit denen die Federnasen vorher bei der Zwischenpositionierung am Gehäuse zur Anlage kamen, kommen danach nicht mehr am Gehäuse zur Anlage. Die Federnasen verformen bei der Montage der Sensoranordnung elastisch weiter und werden nach innen gedrückt, und zwar derart, dass sie sich nur an der Sensoranordnung, insbesondere an der inneren Wandung der Aufnahme der Sensoranordnung, und nicht mehr am Gehäuse abstützen.
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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 kann der Targethalter über ein Zwischenbauteil an der Schubstange angeordnet sein.
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Der Targethalter ist vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet. Insbesondere ist der Targethalter, also das Basisteil und die jeweilige Schnappkontur mittels Spritzgießen einteilig hergestellt.
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Ein derartiger Aktuator wird vorzugsweise in einer erfindungsgemäßen Achslenkung eines Fahrzeugs, insbesondere in einer Vorderachslenkung und/oder einer Hinterachslenkung, eingesetzt. Das Fahrzeug kann mehrere Vorder- oder Hinterachsen aufweisen, wobei jeweils eine oder mehrere der Vorder- bzw. Hinterachsen eine jeweilige Achslenkung mit einem Aktuator gemäß der vorherbeschriebenen Art aufweisen.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen 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 Achslenkung,
- 2 eine schematische Teilquerschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Aktuators der Achslenkung nach 1 gemäß einer ersten Ausführungsform in einer ersten axialen Position,
- 3 eine schematische Teilquerschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Aktuators nach 2 in einer zweiten axialen Position,
- 4 eine schematische Perspektivdarstellung eines Targethalters des erfindungsgemäßen Aktuators nach 2 und 3,
- 5 eine schematische Ansicht des Targethalters nach 1, und
- 6 eine schematische Ansicht des Targethalters des erfindungsgemäßen Aktuators nach einer zweiten Ausführungsform.
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Gemäß 1 ist eine als Hinterachslenkung ausgebildete Achslenkung 12 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. Mittels der Schubstange 2 ist ein Lenkwinkel von jeweiligen - hier ebenfalls nicht gezeigten - Fahrzeugrädern, welche an Gabelelementen 13 der Achslenkung 12 zumindest mittelbar angeordnet sind, einstellbar ist. Ferner weist die Achslenkung 12 eine - nicht näher beschriebene - Antriebseinheit 14 auf, welche die Schubstange 2 zumindest mittelbar in eine Längsverlagerung versetzt.
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2 zeigt die Schubstange 2 innerhalb des Gehäuses 3. An der Schubstange 2 ist ein Targethalter 4 für ein Target 5 lösbar befestigt, wobei das Target 5 dazu ausgebildet ist, mit einer ortsfesten Sensoranordnung 6 wechselzuwirken. Der Targethalter 4 weist gemäß den 2 bis 5 ein Basisteil 7 auf, das um das Target 5 herum angeordnet ist. Das Target 5 ist von dem Kunststoff des Targethalters 4 umspritzt und somit am Basisteil 7 aufgenommen. Des Weiteren weist der Targethalter 4 eine erste Schnappkontur 8 und eine dazu in axialer Richtung der Schubstange 2 beabstandete zweite Schnappkontur 9 auf. Die beiden identisch ausgebildeten Schnappkonturen 8, 9 sind an dem Basisteil 7 angeformt. Jede Schnappkontur 8, 9 umfasst einen jeweils elastisch verformbaren ersten und zweiten Schnapparm 10, 11. Bei Montage des Targethalters 4 an der Schubstange 2 verformen die Schnapparme 10, 11 derart elastisch nach außen, dass die Schnapparme 10, 11 um die Schubstange 2 herumgleiten bis der Targethalter 4 die Schubstange 2 umschnappt bzw. umgreift. Die Schnapparme 10, 11 bilden eine C-förmige Kontur aus, deren Umfang größer ist als der halbe Umfang der Schubstange 2 im Bereich einer radialen Verjüngung 15 der Schubstange 2. Die Schnapparme 10, 11 sind spiegelverkehrt zueinander ausgebildet. Mithin ist der Targethalter 4 symmetrisch ausgebildet. Die Schnappkonturen 8, 9 sichern den Targethalter 4 vor einer radialen Bewegung relativ zur Schubstange 2.
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Der Targethalter 4 ist an der radialen Verjüngung 15 der Schubstange 2 befestigt, sodass der Targethalter 4 zusätzlich in axialer Richtung gesichert ist. Dabei kommt der Targethalter 4 in beide axiale Richtungen mit der ersten Schnappkontur 8 bzw. der zweiten Schnappkontur 9 axial an der Schubstange 2 zur Anlage.
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Wie die 3 bis 5 zeigen, sind am Basisteil 7 ferner zwei federelastisch verformbare Federnasen 17, 18 angeformt. Je eine Federnase 17, 18 ist an einer Seitenfläche 16 des Basisteils angeordnet. Über die Federnasen 17, 18 stützt sich der Targethalter 4 in beide Umfangsrichtungen um die Schubstange 2 an der Sensoranordnung 6 ab. Die Sensoranordnung 6 weist dazu eine Aufnahme 19 auf, in die das Basisteil 7 mit dem Target 5 derart hineinragt, dass sich die Federnasen 17, 18 an den Wandungen der Aufnahme 19 abstützen können. Mittels der Federnasen 17, 18 werden Fertigungstoleranzen ausgeglichen. Zudem wird der Targethalter 4 gegen ein Verdrehen gegenüber der Schubstange 2 und der Sensoranordnung gesichert. Dadurch können Messungenauigkeiten während des Betriebs der Achslenkung 12 reduziert, insbesondere eliminiert, werden. Die Federnasen 17, 18 weisen solche elastischen Eigenschaften auf, dass der Targethalter 4 in einer rotativen Normallage gehalten wird. Die Federnasen 17, 18 sind Rastarme, die einerseits am Basisteil 7 des Targethalters 4 und andererseits an der Sensoranordnung 6 abstützen.
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6 zeigt eine alternative Ausgestaltungsmöglichkeit des Targethalters 4. Der Targethalter 4 nach 6 ist im Wesentlichen identisch zum Targethalter 4 nach den 3 bis 5 ausgebildet. Der wesentliche Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht vorliegend darin, dass die Federnasen 17, 18 vergleichsweise länger ausgebildet sind. Damit kann eine Zwischenpositionierung des Targethalters 4 am Gehäuse 3 während der Aktuatormontage erfolgen. Und zwar stützt sich der Targethalter 4 nach der Montage der Schubstange 2 im Gehäuse und vor der Montage der Sensoranordnung 6 in Umfangsrichtung am Gehäuse 3 ab. Damit wird die Montage der Sensoranordnung 6 optimiert, denn der Targethalter 4 ist bereits in der rotativen Normallage zentriert, mithin vorpositioniert.
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Während der Montage der Sensoranordnung 6 am Gehäuse 3 werden die Federnasen 17, 18 durch den Sensordeckel weiter nach innen gedrückt. Mithin verformen die Federnasen 17, 18 derart elastisch weiter, dass sie nach der Montage der Sensoranordnung 6 am Gehäuse 3 nur an der inneren Wandung in der Aufnahme 19 der Sensoranordnung 6 und nicht mehr am Gehäuse 3 zur Anlage kommen. Damit wird sichergestellt, dass ein reibungsarmes Betrieb des Aktuators 1, insbesondere eine reibungsreduzierte Führung des Targethalters innerhalb des Gehäuses 3 bzw. entlang der Sensoranordnung 6 erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktuator
- 2
- Schubstange
- 3
- Gehäuse
- 4
- Targethalter
- 5
- Target
- 6
- Sensoranordnung
- 7
- Basisteil
- 8
- Erste Schnappkontur
- 9
- Zweite Schnappkontur
- 10
- Erster Schnapparm
- 11
- Zweiter Schnapparm
- 12
- Achslenkung
- 13
- Gabelelement
- 14
- Antriebseinheit
- 15
- Verjüngung
- 16
- Seitenfläche
- 17
- Erste Federnase
- 18
- Zweite Federnase
- 19
- Aufnahme der Sensoranordnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018130228 B3 [0002]
