DE102022116729A1

DE102022116729A1 - Actuator and chassis for vehicle

Info

Publication number: DE102022116729A1
Application number: DE102022116729.1A
Authority: DE
Inventors: Mario Degler; Martin Vornehm
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator (1) für ein Fahrzeug, aufweisend: eine Antriebseinheit (2), mit einer Antriebswelle, die dazu eingerichtet ist, ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen, eine Winkelgetriebeeinheit (3), eine Lineargetriebeeinheit (4), und ein Gehäuse (14), in dem die Winkelgetriebeeinheit (3) und die Lineargetriebeeinheit (4) aufgenommen sind, wobei die Winkelgetriebeeinheit (3) dazu eingerichtet ist, das Antriebsmoment der Antriebseinheit mit einer vorbestimmten Übersetzung an die Lineargetriebeeinheit (4) zu übertragen, wobei die Winkelgetriebeeinheit (3) eine Antriebsachse (21) mit zumindest einer ersten Verzahnung (9), und eine Abtriebsachse (22) mit zumindest einer zweiten Verzahnung (10) aufweist, wobei die erste Verzahnung (9) und die zweite Verzahnung (10) eine vorbestimmte Übersetzung aufweisend drehmomentübertragend miteinander in Eingriff sind, und wobei die Lineargetriebeeinheit (4) derart mit der Abtriebsachse (22) der Winkelgetriebeeinheit (3) gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung der zweiten Verzahnung (10) in eine Linearbewegung einer Abtriebsachse (16) der Lineargetriebeeinheit (4) umgewandelt wird.The invention relates to an actuator (1) for a vehicle, comprising: a drive unit (2), with a drive shaft which is designed to generate a drive torque, an angular gear unit (3), a linear gear unit (4), and a housing ( 14), in which the angular gear unit (3) and the linear gear unit (4) are accommodated, the angular gear unit (3) being set up to transmit the drive torque of the drive unit to the linear gear unit (4) with a predetermined ratio, the angular gear unit ( 3) has a drive axle (21) with at least one first toothing (9), and an output axle (22) with at least one second toothing (10), the first toothing (9) and the second toothing (10) having a predetermined translation are in engagement with one another in a torque-transmitting manner, and wherein the linear gear unit (4) is coupled to the output axis (22) of the angular gear unit (3) in such a way that a rotary movement of the second toothing (10) results in a linear movement of an output axis (16) of the linear gear unit (4). is converted.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator für ein Fahrzeug, wie bspw. ein Pkw, ein Lkw oder ein anderes Nutzfahrzeug, insbesondere für ein Fahrwerk des Fahrzeugs, eine Verwendung eines solchen Aktuators, sowie ein Fahrwerk eines Fahrzeugs.The present invention relates to an actuator for a vehicle, such as a car, a truck or another commercial vehicle, in particular for a chassis of the vehicle, a use of such an actuator, and a chassis of a vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Aktuatoren für Fahrzeuge sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Zum Beispiel werden Aktuatoren in Fahrzeugen zur Lenkverstellung oder zur Sturzverstellung eingesetzt, wie bspw. aus der DE 10 2016 204 566 B4 , der EP 2 077 406 B1 oder der EP 2 210 798 B1 bekannt. Insbesondere werden hierbei Linearaktuatoren eingesetzt, deren Antriebseinheit in der Regel achsparallel zur Linearachse angeordnet ist. Mit Bezug auf die Sturzverstellung, sind die Linearaktuatoren in der Regel derart angeordnet, dass sie außerhalb der Karosserie angeordnet sind und/oder als ungefederte Masse auf den Radträger wirken, wie z.B. in der EP 2 060 416 B1 gezeigt.Actuators for vehicles are known in the prior art in a variety of embodiments. For example, actuators are used in vehicles for steering adjustment or camber adjustment, such as from the DE 10 2016 204 566 B4 , the EP 2 077 406 B1 or the EP 2 210 798 B1 known. In particular, linear actuators are used here, the drive unit of which is usually arranged axially parallel to the linear axis. With regard to the camber adjustment, the linear actuators are usually arranged in such a way that they are arranged outside the body and/or act as an unsprung mass on the wheel carrier, such as in the EP 2 060 416 B1 shown.

Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, einen bekannten Aktuator für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs, sowie ein Fahrwerk eines Fahrzeugs zu verbessern. Insbesondere besteht ein weiterer Bedarf, einen Aktuator sowie ein Fahrwerk für ein steer-by-wire-Fahrzeug bereitzustellen, die eine, insbesondere aktive, Anpassung von Kinematikparametern, wie bspw. Sturz und/oder Spur etc. des Fahrzeugs, insbesondere während der Fahrt des Fahrzeugs ermöglichen, um die Fahrdynamik, insbesondere die Traktion, des Fahrzeugs, zu verbessern.It has now emerged that there is a further need to improve a known actuator for a vehicle, in particular for a chassis of a vehicle, and a chassis of a vehicle. In particular, there is a further need to provide an actuator and a chassis for a steer-by-wire vehicle, which enables, in particular active, adjustment of kinematics parameters, such as camber and/or track, etc. of the vehicle, in particular while the vehicle is traveling Vehicle enable to improve the driving dynamics, especially the traction, of the vehicle.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Aktuator sowie ein verbessertes Fahrwerk für ein Fahrzeug bereitzustellen, die insbesondere eine, insbesondere aktive, Anpassung von Kinematikparametern, wie bspw. Sturz und/oder Spur etc. des Fahrzeugs, insbesondere während der Fahrt des Fahrzeugs ermöglichen, um die Fahrdynamik, insbesondere die Traktion, des Fahrzeugs, zu verbessern.Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved actuator and an improved chassis for a vehicle, which in particular enables, in particular active, adaptation of kinematics parameters, such as camber and/or track, etc. of the vehicle, in particular while driving of the vehicle in order to improve the driving dynamics, in particular the traction, of the vehicle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.These and other tasks that will be mentioned when reading the following description or that can be recognized by a person skilled in the art are solved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments and further developments can be found in the subclaims and the following description.

Der erfindungsgemäße Aktuator für ein Fahrzeug, wie bspw. ein Pkw, ein Lkw oder ein anderes Nutzfahrzeug, insbesondere für ein Fahrwerk des Fahrzeugs, weist eine Antriebseinheit, eine Winkelgetriebeeinheit, eine Lineargetriebeeinheit und ein Gehäuse auf, in dem die Winkelgetriebeeinheit und die Lineargetriebeeinheit aufgenommen bzw. gelagert sind. Die Antriebseinheit, bspw. ein E-Motor, mit einer Antriebswelle, ist dazu eingerichtet, ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Die Winkelgetriebeeinheit ist dazu eingerichtet, das Antriebsmoment der Antriebseinheit mit einer vorbestimmten Übersetzung an die Lineargetriebeeinheit zu übertragen, wobei die Winkelgetriebeeinheit eine Antriebsachse mit zumindest einer ersten Verzahnung, und eine Abtriebsachse mit zumindest einer zweiten Verzahnung aufweist, wobei die erste Verzahnung und die zweite Verzahnung eine vorbestimmte Übersetzung aufweisend drehmomentübertragend miteinander in Eingriff sind. Die Lineargetriebeeinheit ist derart mit der Abtriebsachse der Winkelgetriebeeinheit gekoppelt, dass eine Drehbewegung der zweiten Verzahnung in eine Linearbewegung einer Abtriebsachse der Lineargetriebeeinheit umgewandelt wird.The actuator according to the invention for a vehicle, such as a car, a truck or another commercial vehicle, in particular for a chassis of the vehicle, has a drive unit, an angular gear unit, a linear gear unit and a housing in which the angular gear unit and the linear gear unit are accommodated or .are stored. The drive unit, for example an electric motor, with a drive shaft is set up to generate a drive torque. The angular gear unit is set up to transmit the drive torque of the drive unit to the linear gear unit with a predetermined ratio, the angular gear unit having a drive axle with at least one first toothing and an output axle with at least one second toothing, the first toothing and the second toothing being one Having a predetermined translation, they are engaged with each other in a torque-transmitting manner. The linear gear unit is coupled to the output axis of the angular gear unit in such a way that a rotary movement of the second toothing is converted into a linear movement of an output axis of the linear gear unit.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass der Aktuator durch die Winkelgetriebeeinheit in einer Längsachsenrichtung der Lineargetriebeeinheit, also in einer Verstellbewegungsrichtung kurzbauend ist. Man kann auch sagen, dass durch die Winkelgetriebeeinheit der Bauraum in der Verstellbewegungsrichtung des Aktuators reduziert werden kann. Dadurch ist es möglich, den Aktuator in einem Fahrzeug „bauraumneutral“, also in bereits vorhandenen, ungenutzten Bauraum, zu integrieren, wodurch der Aktuator vielseitig einsetzbar ist. Darüber hinaus ermöglicht die Winkelgetriebeeinheit ein Übersetzungsverhältnis zur Übertragung des Antriebsmoments der Antriebseinheit auf die Lineargetriebeeinheit zu wählen. So kann bspw. eine Winkelgetriebeeinheit gewählt werden, die ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 aufweist. Alternativ kann auch eine Winkelgetriebeeinheit gewählt werden, die ein Übersetzungsverhältnis von ungleich 1:1 aufweist, das es insbesondere ermöglicht, den Aktuator mit einem reduzierten Antriebsmoment betätigen zu können. So kann eine kleinere, kompaktbauende Antriebseinheit für den Aktuator verwendet werden, um das gleiche Abtriebsmoment für den Aktuator zu erzeugen, wie mit bekannten Aktuatoren, die insbesondere koaxial oder achsparallel angeordnete Antriebseinheiten aufweisen. The advantage of the solution according to the invention is, in particular, that the actuator is short in construction due to the angular gear unit in a longitudinal axis direction of the linear gear unit, i.e. in an adjustment movement direction. One can also say that the installation space in the adjustment movement direction of the actuator can be reduced by the angular gear unit. This makes it possible to integrate the actuator in a vehicle in a “space-neutral” manner, i.e. in existing, unused installation space, which means that the actuator can be used in a variety of ways. In addition, the angular gear unit makes it possible to select a transmission ratio for transmitting the drive torque of the drive unit to the linear gear unit. For example, you can choose an angular gear unit that has a gear ratio of 1:1. Alternatively, an angular gear unit can also be selected that has a transmission ratio of unequal 1:1, which in particular makes it possible to operate the actuator with a reduced drive torque. A smaller, compact drive unit can be used for the actuator in order to generate the same output torque for the actuator as with known actuators, which in particular have drive units arranged coaxially or axially parallel.

Mit anderen Worten kann man sagen, dass der Aktuator eine Lineargetriebeeinheit mit einer nicht-koaxial angeordneten Antriebseinheit aufweist. Die nicht-koaxiale Antriebseinheit ermöglicht es, den axialen Bauraum des Aktautors, insbesondere im Vergleich zu bekannten Linearaktuatoren, zu reduzieren. So kann der Aktuator innerhalb eines vorhandenen, insbesondere nicht genutzten, Bauraums des Fahrzeugs angeordnet werden. Darüber hinaus ermöglicht die nicht-koaxiale Antriebseinheit bzw. die Winkelgetriebeeinheit Übersetzungsverhältnisse für das Antriebsmoment ungleich 1:1.In other words, one can say that the actuator has a linear gear unit with a non-coaxially arranged drive unit. The non-coaxial drive unit makes it possible to reduce the axial installation space of the actuator, especially in comparison to known linear actuators. The actuator can thus be arranged within an existing, in particular unused, installation space of the vehicle. In addition, the non-coaxial drive unit or the angular gear unit enables transmission ratios for the drive torque not equal to 1:1.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Abtriebsachse der Lineargetriebeeinheit dazu eingerichtet, mit einem Lenker, bspw. mit einer Lenkerstange, einem Lenkerschenkel oder einer Lenkerkoppelstange, des Fahrwerks, insbesondere gelenkig, koppelbar bzw. gekoppelt zu sein. Der Begriff „Lenker“ ist im Sinne der Fahrwerkstechnik zu verstehen, und ist bzw. umfasst somit Elemente der Radaufhängung von Kraftfahrzeugen und Schienenfahrzeugen. Der Lenker verbindet durch Gelenke den Radträger einerseits mit dem Fahrzeugkörper andererseits und führt den Radträger. Dabei dient der Lenker nicht (mehr) nur zur Lenkung des Rades, sondern kann darüber auch dazu genutzt werden, Kinematikparameter, wie den Radsturz, die Spur etc. zu beeinflussen. Allgemein kann man sagen, dass Kräfte und Momente auf den Radträger über den bzw. die Lenker bzw. dessen/deren Gelenke in den Fahrzeugkörper eingeleitet werden.According to one embodiment, the output axle of the linear gear unit is designed to be coupled or coupled to a handlebar, for example a handlebar, a handlebar leg or a handlebar coupling rod, of the chassis, in particular in an articulated manner. The term “handlebar” is to be understood in the sense of chassis technology and is or therefore includes elements of the wheel suspension of motor vehicles and rail vehicles. The handlebar connects the wheel carrier on the one hand to the vehicle body on the other hand through joints and guides the wheel carrier. The handlebar is no longer just used to steer the bike, but can also be used to influence kinematics parameters such as wheel camber, track, etc. In general, one can say that forces and moments on the wheel carrier are introduced into the vehicle body via the handlebar(s) or their joints.

Dadurch kann der Aktuator dazu genutzt werden, vorbestimmte Kinematikparameter, wie bspw. den Sturz und/oder die Spur etc., zu verändern und so die Fahrdynamik, insbesondere während des Fahrens des Fahrzeugs, beeinflussen.As a result, the actuator can be used to change predetermined kinematics parameters, such as the camber and/or the track, etc., and thus influence the driving dynamics, especially while the vehicle is being driven.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Aktuator ferner eine Bremseinheit auf, die dazu eingerichtet ist, in einem antriebsfreien Zustand, d.h. in einem Zustand, in dem die Antriebseinheit kein Antriebsmoment liefert, eine Position des Aktuators zu halten. Somit ist die Bremseinheit dazu eingerichtet, ungewollte Positionsänderungen, insbesondere durch Kräfte und/oder Momente, die von außerhalb bzw. extern auf den Aktuator wirken, im antriebsfreien Zustand des Aktuators zu verhindern und somit eine hohe Positionsgenauigkeit zu gewährleisten.According to one embodiment, the actuator further has a brake unit which is designed to maintain a position of the actuator in a drive-free state, i.e. in a state in which the drive unit does not deliver any drive torque. The brake unit is therefore set up to prevent unwanted position changes, in particular due to forces and/or moments that act on the actuator from outside or externally, when the actuator is not in a drive-free state and thus to ensure a high level of positional accuracy.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Bremseinheit und die Lineargetriebeeinheit integral einstückig als eine, insbesondere passiv, selbsthemmende Lineargetriebeeinheit ausgebildet. Eine selbsthemmende Wirkung kann insbesondere innerhalb der Lineargetriebeeinheit, bspw. durch die Art der Lineargetriebeeinheit erzeugt und eingestellt werden. Mit einer ausreichend hohen Selbsthemmung ist kein zusätzlicher Bauraum für eine separate Bremseinheit erforderlich. Mit anderen Worten kann man sagen, dass ein Aktuator mit selbsthemmender Wirkung eine kompakte, insbesondere sehr bauraumsparende, Bauweise ermöglicht, die eine Bremswirkung bzw. die Positionsgenauigkeit durch die vorhandene Selbsthemmung erzielt werden kann. Zusätzlich oder alternativ weist die Antriebseinheit ein Reib- bzw. Haltemoment auf, das ein ungewolltes Verdrehen verhindert.According to one embodiment, the brake unit and the linear gear unit are integrally formed in one piece as a, in particular passive, self-locking linear gear unit. A self-locking effect can be generated and adjusted in particular within the linear gear unit, for example by the type of linear gear unit. With a sufficiently high level of self-locking, no additional installation space is required for a separate brake unit. In other words, one can say that an actuator with a self-locking effect enables a compact, in particular very space-saving, design, which can achieve a braking effect or positioning accuracy through the existing self-locking mechanism. Additionally or alternatively, the drive unit has a friction or holding torque that prevents unwanted twisting.

Gemäß einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform ist die Bremseinheit als eine separate Bremseinheit, bspw. als eine Rückstellbremse, ausgebildet, die an einem der Winkelgetriebeeinheit abgewandten Ende der Antriebseinheit oder zwischen der Antriebseinheit und der Winkelgetriebeeinheit angeordnet ist. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Bremseinheit als eine separate Bremseinheit ausgebildet, die an der Lineargetriebeeinheit angeordnet ist.According to an additional or alternative embodiment, the brake unit is designed as a separate brake unit, for example as a reset brake, which is arranged at an end of the drive unit facing away from the angular gear unit or between the drive unit and the angular gear unit. According to an alternative embodiment, the brake unit is designed as a separate brake unit which is arranged on the linear gear unit.

Die separate Bremseinheit, insbesondere die Rückstellbremse kann eine Rückstellung bzw. eine Positionsveränderung des Aktuators im antriebsfreien Zustand zuverlässig verhindern. Insbesondere kann die separate Bremseinheit, bzw. die Rückstellbremse, eine ungewollte Positionsveränderung des Aktuators auch bei plötzlich auftretenden Kraft- und/oder Momentenspitzen zuverlässig unterbinden. Darüber hinaus kann ein Aktuator mit einer separaten Bremseinheit im Vergleich zu einem Aktuator mit einer selbsthemmenden Wirkung reibungsreduziert ausgelegt sein, und somit im Betrieb, also im angetriebenen Zustand einen höheren Wirkungsgrad aufweisen. Insbesondere ist die separate Bremseinheit zwischen der Antriebseinheit und der Winkelgetriebeeinheit angeordnet, da sie an dieser Position verhindern kann, dass eine durch die externen Kräfte und/oder Momente erzeugte rückstellende Wirkung auf die Antriebswelle der Antriebseinheit wirkt, wodurch die Antriebseinheit vor externen Kräften und/oder Momenten geschützt ist.The separate brake unit, in particular the reset brake, can reliably prevent a reset or a change in position of the actuator in the drive-free state. In particular, the separate brake unit, or the reset brake, can reliably prevent an unwanted change in position of the actuator, even in the event of sudden force and/or torque peaks. In addition, an actuator with a separate brake unit can be designed to reduce friction compared to an actuator with a self-locking effect and thus have a higher efficiency during operation, i.e. in the driven state. In particular, the separate brake unit is arranged between the drive unit and the angular gear unit, since at this position it can prevent a restoring effect generated by the external forces and / or moments from acting on the drive shaft of the drive unit, whereby the drive unit is protected from external forces and / or moments is protected.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Bremseinheit innerhalb der Lineargetriebeeinheit als ein/e zuschaltbare/r mechanische/r Sperre/Riegel, bspw. als ein Bolzen ausgeführt sein. Hierbei kann ein ungewolltes Verdrehen bzw. Verstellen, also eine ungewollte Positionsveränderung, der Lineargetriebeeinheit verhindert werden. Insbesondere kann die zuschaltbare, mechanische Sperre mittels eines Federmechanismus und einem Magneten umgesetzt werden.According to a further embodiment, the brake unit within the linear gear unit can be designed as a switchable mechanical lock/bolt, for example as a bolt. This can prevent unwanted twisting or adjustment, i.e. an unwanted change in position, of the linear gear unit. In particular, the switchable, mechanical lock can be implemented using a spring mechanism and a magnet.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Winkelgetriebeeinheit als ein Kronenradgetriebe ausgebildet, wobei die erste Verzahnung als ein Kronradritzel und die zweite Verzahnung als ein Kronenrad ausgebildet sind. Eine solche Winkelgetriebeeinheit eignet sich insbesondere für Übersetzungen von i=1 bis i=5, bei denen ein hochdynamisches Verhalten des Aktuators erreicht werden kann. Darüber hinaus weist der Aktuator in diesem Übersetzungsbereich ein sehr gutes Größen-Leistungsverhältnis auf. Das bedeutet, dass der Aktuator mit einem Kronenradgetriebe als Winkelgetriebeeinheit in diesem Übersetzungsbereich eine kompakte Bauweise bei gleichzeitig hoher Leistung ermöglicht.According to one embodiment, the angular gear unit is designed as a crown gear, the first toothing being designed as a crown gear and the second toothing being designed as a crown gear. Such an angular gear unit is particularly suitable for translations from i=1 to i=5, where highly dynamic behavior of the actuator can be achieved. Over and beyond the actuator has a very good size-performance ratio in this transmission range. This means that the actuator with a crown gear as an angular gear unit in this transmission range enables a compact design with high performance at the same time.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Winkelgetriebeeinheit als ein Schneckengetriebe ausgebildet, wobei die erste Verzahnung als eine Schneckenwelle und die zweite Verzahnung als ein Schneckenrad ausgebildet sind. Die als ein Schneckengetriebe ausgebildete Winkelgetriebeeinheit wird insbesondere mit einer Übersetzung von i=3 bis i=15 eingesetzt. Diese Übersetzungen ermöglichen es, eine vorbestimmte Verfahrensgeschwindigkeit mit einer geringen Antriebsdrehzahl zu erreichen, wodurch die Antriebseinheit kompakt ausgelegt werden kann. Ferner weist die als Schneckengetriebe ausgebildete Winkelgetriebeeinheit eine selbsthemmende Wirkung auf.According to one embodiment, the angular gear unit is designed as a worm gear, with the first toothing being designed as a worm shaft and the second toothing being designed as a worm wheel. The angular gear unit designed as a worm gear is used in particular with a ratio of i=3 to i=15. These translations make it possible to achieve a predetermined process speed with a low drive speed, whereby the drive unit can be designed to be compact. Furthermore, the angular gear unit designed as a worm gear has a self-locking effect.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Winkelgetriebeeinheit als ein Kegelradgetriebe oder als ein Hypoidgetriebe ausgebildet, wobei die erste Verzahnung als ein erstes Kegelritzel und die zweite Verzahnung als ein zweites Kegelritzel bzw. als ein Tellerrad ausgebildet sind, wobei die Achsen des ersten Kegelritzels und des Tellerrads bei dem Hypoidgetriebe versetzt zueinander angeordnet sind und sich somit nicht schneiden. Ein Kegelradgetriebe weist im Wesentlichen keine Selbsthemmung auf und somit weniger Verschleiß. Dadurch ist der Wirkungsgrad eines Kegelradgetriebes höher als der Wirkungsgrad einer selbsthemmenden Winkelgetriebeeinheit.According to one embodiment, the angular gear unit is designed as a bevel gear or as a hypoid gear, wherein the first toothing is designed as a first bevel pinion and the second toothing is designed as a second bevel pinion or as a ring gear, the axes of the first bevel pinion and the ring gear being in the Hypoid gears are arranged offset from one another and therefore do not intersect. A bevel gear has essentially no self-locking and therefore less wear. This means that the efficiency of a bevel gear is higher than the efficiency of a self-locking angular gear unit.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Lineargetriebeeinheit als ein Trapezgewindetrieb, insbesondere aufweisend eine Spindel und eine Umlaufmutter, ausgebildet. Insbesondere werden Trapezgewindetriebe mit Steigungen im Wesentlichen größer gleich 0,5 und kleiner gleich 6 verwendet. Der Trapezgewindetrieb weist im Bereich der genannten Steigungen eine selbsthemmende Wirkung auf, sodass auf eine separate Bremseinheit verzichtet werden kann. Ferner weist der Trapezgewindetrieb in diesem Bereich der Steigungen ein gutes Antriebsleistung-Verstellwegverhältnis auf, wodurch es möglich ist, eine im Wesentlichen kompaktbauende Antriebseinheit einzusetzen. Darüber hinaus ermöglicht der Trapezgewindetrieb eine Verfahrgeschwindigkeit, die einen genauen Verfahrweg ermöglicht. Weiter insbesondere wird die als ein Trapezgewindetrieb ausgebildete Lineargetriebeeinheit zusammen mit der als ein Schneckengetriebe ausgebildeten Winkelgetriebeeinheit in dem Aktuator eingesetzt. Das Schneckengetriebe weist ebenfalls eine Selbsthemmung auf, wodurch eine Positionsgenauigkeit auch bei Lastspitzen ohne separate Bremseinheit gewährleistet ist. Dadurch können die Kosten für den Aktuator reduziert werden.According to one embodiment, the linear gear unit is designed as a trapezoidal screw drive, in particular having a spindle and a circulating nut. In particular, trapezoidal screw drives with pitches essentially greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 6 are used. The trapezoidal screw drive has a self-locking effect in the area of the gradients mentioned, so that a separate braking unit is not necessary. Furthermore, the trapezoidal screw drive has a good drive power-adjustment path ratio in this range of pitches, which makes it possible to use a substantially compact drive unit. In addition, the trapezoidal screw drive enables a travel speed that enables an accurate travel path. Furthermore, in particular, the linear gear unit designed as a trapezoidal screw drive is used together with the angular gear unit designed as a worm gear in the actuator. The worm gear also has a self-locking mechanism, which ensures positional accuracy even during load peaks without a separate braking unit. This allows the costs for the actuator to be reduced.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Lineargetriebeeinheit als ein Planetenwälzgetriebe ausgebildet. Insbesondere werden Planetenwälzgetriebe mit Steigungen größer gleich 1 und kleiner gleich 8 verwendet. Weiter insbesondere wird die als ein Planetenwälzgetriebe ausgebildete Lineargetriebeeinheit zusammen mit der als ein Schneckengetriebe ausgebildeten Winkelgetriebeeinheit in dem Aktuator eingesetzt. Sowohl das Planetenwälzgetriebe als auch das Schneckengetriebe besitzen eine selbsthemmende Wirkung, sodass auch in dieser Ausführungsform auf eine separate Bremseinheit verzichtet werden kann, wodurch die Kosten für den Aktuator reduziert werden können.According to one embodiment, the linear gear unit is designed as a planetary rolling gear. In particular, planetary rolling gears with pitches greater than or equal to 1 and less than or equal to 8 are used. Furthermore, in particular, the linear gear unit designed as a planetary roller gear is used together with the angular gear unit designed as a worm gear in the actuator. Both the planetary rolling gear and the worm gear have a self-locking effect, so that a separate brake unit can also be dispensed with in this embodiment, which means that the costs for the actuator can be reduced.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Lineargetriebeeinheit als ein Kugelgewindetrieb, insbesondere mit Spindel und Umlaufmutter, ausgebildet. Insbesondere werden Kugelgewindetriebe mit Steigungen im Wesentlichen größer gleich 6,1 und kleiner gleich 50, weiter insbesondere kleiner gleich 30 verwendet. Der Kugelgewindetrieb weist keine Selbsthemmung auf, und weist somit einen geringeren Verschleiß auf. Darüber hinaus besitzt der Kugelgewindetrieb einen hohen Wirkungsgrad und ist im Vergleich zu dem Trapezgewindetrieb oder dem Planetenwälzgewindetrieb kostengünstig. Ferner wird die als ein Kugelgewindetrieb ausgebildete Lineargetriebeeinheit insbesondere mit der als ein Kronenradgetriebe ausgebildete Winkelgetriebeeinheit in dem Aktuator eingesetzt. Der Kugelgewindetrieb wird üblicherweise mit einer separaten Bremseinheit kombiniert.According to one embodiment, the linear gear unit is designed as a ball screw drive, in particular with a spindle and rotating nut. In particular, ball screws with pitches essentially greater than or equal to 6.1 and less than or equal to 50, and in particular less than or equal to 30, are used. The ball screw has no self-locking mechanism and therefore has less wear. In addition, the ball screw has a high level of efficiency and is cost-effective compared to the trapezoidal screw or the planetary roller screw. Furthermore, the linear gear unit designed as a ball screw is used in the actuator in particular with the angular gear unit designed as a crown gear. The ball screw is usually combined with a separate brake unit.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Aktuator ferner eine Druckausgleichseinheit auf, die dazu eingerichtet ist, eine durch eine Linearbewegung, insbesondere eine Hubbewegung, der Abtriebsachse der Lineargetriebeeinheit erzeugte Druckdifferenz bzw. einen erzeugten Druckunterschied innerhalb des Gehäuses und außerhalb des Gehäuses auszugleichen. Insbesondere weist die Druckausgleichseinheit zumindest ein Druckausgleichselement auf.According to one embodiment, the actuator further has a pressure compensation unit which is set up to compensate for a pressure difference or a pressure difference generated inside the housing and outside the housing by a linear movement, in particular a lifting movement, of the output axis of the linear gear unit. In particular, the pressure compensation unit has at least one pressure compensation element.

Beispielsweise kann der Druckunterschied durch zumindest einen in der Spindel der Lineargetriebeeinheit ausgebildeten Druckausgleichkanal ausgeglichen werden, wobei der Druckausgleichkanal in Längsrichtung der Spindel derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Druckausgleichkanal unabhängig von der Spindelposition zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses und zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann ein anderer Druckausgleichkanal in einer Spindelführung bzw. einer Spindelzentrierung, bspw. eine Gleitbuchse, ausgebildet sein, über die die Spindel in dem Gehäuse nach draußen geführt gelagert ist. Insbesondere kann die Gleitbuchse als ein geschlitztes Gleitlager oder als ein mehrteiliges Gleitlager, bspw. Halbschalen, ausgebildet sein. Ferner zusätzlich oder alternativ kann ein Druckausgleichkanal im Gehäuse, insbesondere im Durchmesserbereich der Gleitbuchse vorgesehen sein.For example, the pressure difference can be compensated for by at least one pressure compensation channel formed in the spindle of the linear gear unit, the pressure compensation channel being designed and arranged in the longitudinal direction of the spindle in such a way that the pressure compensation channel is arranged at least partially outside the housing and at least partially inside the housing, regardless of the spindle position . Additionally or alternatively, another pressure compensation channel can be used in a spindle guide or a spindle centering, for example a sliding bush be formed, via which the spindle is mounted in the housing to the outside. In particular, the sliding bushing can be designed as a slotted sliding bearing or as a multi-part sliding bearing, for example half-shells. Furthermore, additionally or alternatively, a pressure compensation channel can be provided in the housing, in particular in the diameter range of the sliding bushing.

Zusätzlich oder alternativ kann zumindest eine Druckausgleichsbohrung im Gehäuse vorgesehen sein. Bspw. kann die Druckausgleichsbohrung im Gehäuse als eine Verbindung nach draußen vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Druckausgleichbohrung im Gehäuse ausgebildet sein, die einen Innenbereich eines, die Spindel umgebenden Faltenbalgs und einen Innenraum des Gehäuses, insbesondere den Innenraum, in dem die Lineargetriebeeinheit angeordnet ist, verbindet. Weiter zusätzlich oder alternativ kann eine Druckausgleichsbohrung in dem Faltenbalg und/oder in einem Gehäusedeckel ausgebildet sein, die den Gehäuseinnenraum nach extern verbindet. Insbesondere werden die Druckausgleichsbohrungen in Kombination mit Druckausgleichselementen verwendet, die bspw. als eine Folie derart ausgebildet sind, dass sie einen Druckausgleich ermöglichen, aber ein Eindringen von Schmutz etc. von außen bzw. extern in das Gehäuse (und umgekehrt) verhindert.Additionally or alternatively, at least one pressure compensation hole can be provided in the housing. For example, the pressure compensation hole in the housing can be provided as a connection to the outside. Additionally or alternatively, a pressure compensation bore can be formed in the housing, which connects an interior region of a bellows surrounding the spindle and an interior space of the housing, in particular the interior space in which the linear gear unit is arranged. Furthermore, additionally or alternatively, a pressure compensation hole can be formed in the bellows and/or in a housing cover, which externally connects the housing interior. In particular, the pressure compensation holes are used in combination with pressure compensation elements, which are designed, for example, as a film such that they enable pressure compensation but prevent dirt, etc. from penetrating from outside or externally into the housing (and vice versa).

Ist ein axiales Ende der Spindel außerhalb des Gehäuses von einem Faltenbalg umgeben, sind insbesondere zumindest zwei Druckausgleichselemente vorgesehen, wobei ein erste Druckausgleichselement dazu eingerichtet ist, den Druckunterschied zwischen dem Gehäuseinnenraum und dem von dem Faltenbalg umschlossenen Innenraum auszugleichen und wobei ein zweites Druckausgleichselement dazu eingerichtet ist, den Druckunterschied zwischen dem Gehäuseinnenraum und dem Bereich außerhalb des Gehäuses (nach extern) auszugleichen.If an axial end of the spindle outside the housing is surrounded by a bellows, in particular at least two pressure compensation elements are provided, with a first pressure compensation element being set up to equalize the pressure difference between the housing interior and the interior space enclosed by the bellows and a second pressure compensation element being set up for this purpose to equalize the pressure difference between the interior of the housing and the area outside the housing (externally).

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Aktuators als ein Sturz-Verstell-System, insbesondere an einer Vorderachse und/oder einer Hinterachse, eines Fahrzeugs und/oder als einen zentralen Lenkaktuator an einer Hinterachse eines Fahrzeugs, insbesondere einem Fahrzeug mit einer steer-by-wire-Lenkung, und/oder als einen Lenkaktuator für eine Einzelradlenkung, bspw. eine individuelle Einzelradlenkung, insbesondere an einer Vorderachse und/oder einer Hinterachse, eines Fahrzeugs, und/oder als einen zentralen Lenkaktuator an einer Vorderachse eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit einer steer-by-wire-Lenkung. Das Sturz-Verstell-System kann als ein achszentrales Sturz-Verstell-System ausgebildet sein, das dazu eingerichtet ist, alle Räder derselben Achse gleichermaßen zentral zu verstellen. Alternativ kann das Sturz-Verstell-System als ein rad-zentrales Sturz-Verstell-System ausgebildet sein, das dazu eingerichtet ist, Lenker, insbesondere in Fahrzeugrichtung gesehen obere Lenker, eines Rades gleichermaßen zentral zu verstellen. Darüber hinaus kann das Sturz-Verstell-System dazu eingerichtet sein, Lenkstangen des Lenkers individuell, insbesondere durch je einen Aktuator pro Lenkstange, zu verstehen. Insbesondere ist ein solches Sturz-Verstell-System dazu eingerichtet, eine Sturz- und/oder eine Lenkverstellung auszuführen.A further aspect of the invention relates to a use of an actuator according to the invention as a camber adjustment system, in particular on a front axle and/or a rear axle, of a vehicle and/or as a central steering actuator on a rear axle of a vehicle, in particular a vehicle with a steer -by-wire steering, and/or as a steering actuator for an individual wheel steering, for example an individual individual wheel steering, in particular on a front axle and/or a rear axle, of a vehicle, and/or as a central steering actuator on a front axle of a vehicle, in particular a vehicle with steer-by-wire steering. The camber adjustment system can be designed as an axle-central camber adjustment system, which is designed to adjust all wheels on the same axle equally centrally. Alternatively, the camber adjustment system can be designed as a wheel-central camber adjustment system, which is designed to equally centrally adjust the handlebars, in particular the upper handlebars when viewed in the direction of the vehicle, of a wheel. In addition, the camber adjustment system can be set up to understand the handlebars of the handlebar individually, in particular by means of one actuator per handlebar. In particular, such a camber adjustment system is set up to carry out a camber and/or steering adjustment.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrwerk eines Fahrzeugs, das zumindest eine Radaufhängung, insbesondere eine Einzelradaufhängung, mit einem Radträger und einem, in Fahrtrichtung gesehen oberen, Lenker, sowie einen Aktuator, insbesondere einen erfindungsgemäßen Aktuator aufweist. Der Lenker ist als ein Dreieckslenker oder als eine Mehrlenkerachse ausgebildet, und an einem ersten axialen Ende über zumindest einen radträgerseitigen Kopplungspunkt bzw. ein radträgerseitiges Kopplungselement, gelenkig an den Radträger gekoppelt, und ferner dazu eingerichtet, an einem zweiten axialen Ende über zumindest zwei karosserieseitige Kopplungspunkte bzw. zwei karosserieseitige Kopplungselemente, gelenkig an eine Karosserie des Fahrzeugs gekoppelt zu sein. Der Aktuator ist dazu eingerichtet, an der Karosserie des Fahrzeugs, insbesondere innerhalb der Karosserie, weiter insbesondere innerhalb des Motorraums, befestigt bzw. befestigbar zu sein, wobei der Aktuator mit zumindest einem der zwei karosserieseitigen Kopplungspunkten derart gekoppelt ist, dass eine, insbesondere lineare, (Ver-)Stellbewegung des Aktuators eine Bewegung, bspw. eine Verschiebung, Verstellung etc., des zumindest einen karosserieseitigen Kopplungspunkts und einer damit gekoppelten Lenkerstange des Lenkers bewirkt.A further aspect of the invention relates to a chassis of a vehicle which has at least one wheel suspension, in particular an independent wheel suspension, with a wheel carrier and an upper link, viewed in the direction of travel, as well as an actuator, in particular an actuator according to the invention. The handlebar is designed as a triangular link or as a multi-link axle, and is articulated to the wheel carrier at a first axial end via at least one coupling point on the wheel carrier side or a coupling element on the wheel carrier side, and is further configured to do so at a second axial end via at least two coupling points on the body side or two body-side coupling elements to be articulated to a body of the vehicle. The actuator is designed to be attached or attachable to the body of the vehicle, in particular within the body, further in particular within the engine compartment, the actuator being coupled to at least one of the two body-side coupling points in such a way that a, in particular linear, (Adjusting) adjustment movement of the actuator causes a movement, for example a displacement, adjustment, etc., of the at least one body-side coupling point and a handlebar of the handlebar coupled to it.

Es ist zu beachten, dass der Aktuator sowohl als ein erfindungsgemäßer Aktuator als auch als ein üblicher Linearaktuator ausgebildet sein kann.It should be noted that the actuator can be designed both as an actuator according to the invention and as a conventional linear actuator.

Insbesondere ist der erfindungsgemäße Aktuator dazu eingerichtet derart angeordnet zu sein, dass die Abtriebsachse der Lineargetriebeeinheit des Aktuators mit zumindest einem der zwei karosserieseitigen Kopplungspunkte des Lenkers gekoppelt ist, derart, dass eine Linearbewegung der Abtriebsachse der Lineargetriebeeinheit eine Bewegung, insbesondere Verschiebung bzw. Verstellung, des zumindest einen der zwei karosserieseitigen Kopplungspunkte des Lenkers bewirkt. Wird lediglich einer der zwei karosserieseitigen Kopplungspunkt des Lenkers bewegt, so kann diese Bewegung neben einer Sturzverstellung auch eine Lenkverstellung und/oder eine Spurverstellung bewirken. Analog treten diese Wirkungen auf, wenn beide karosserieseitigen Kopplungspunkte, unterschiedlich voneinander bewegt werden.In particular, the actuator according to the invention is designed to be arranged in such a way that the output axis of the linear gear unit of the actuator is coupled to at least one of the two body-side coupling points of the handlebar, such that a linear movement of the output axis of the linear gear unit results in a movement, in particular displacement or adjustment, of the at least one of the two body-side coupling points of the handlebar. If only one of the two body-side coupling points of the handlebar is moved, this movement can cause not only a camber adjustment but also a steering adjustment and/or a track adjustment. Analogous These effects occur when both body-side coupling points are moved differently from one another.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass das Fahrwerk des Fahrzeugs in Fahrtrichtung gesehen, zwei, insbesondere gleiche, obere Lenker und zwei Aktuatoren, insbesondere zwei erfindungsgemäße Aktuatoren aufweist, die jeweils mit einem karosserieseitigen Kopplungspunkt des Lenkers gekoppelt sind. Die beiden Aktuatoren können gleich oder verschieden angesteuert werden und dementsprechend eine reine Sturzverstellung (beide Kopplungspunkte werden gleichermaßen verstellt) oder zusätzlich zur Sturzverstellung eine Lenk- und/oder Spurverstellung (beide Kopplungspunkte werden unterschiedliche voneinander verstellt) bewirken.In addition, it is also possible for the chassis of the vehicle, viewed in the direction of travel, to have two, in particular identical, upper links and two actuators, in particular two actuators according to the invention, each of which is coupled to a body-side coupling point of the link. The two actuators can be controlled the same or differently and accordingly cause a pure camber adjustment (both coupling points are adjusted equally) or, in addition to the camber adjustment, a steering and/or track adjustment (both coupling points are adjusted differently from one another).

Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, durch unterschiedliche Ansteuerungszeiten der Aktuatoren und/oder unterschiedlich lange Lenkstangen bzw. Schenkel bzw. Koppelstangen des Lenkers, etc. die Wirkungen der Ansteuerung der Aktuatoren, wie bspw. reine Sturzverstellung gegenüber einer Kombination aus Sturz-, und/oder Lenk- und/oder Spurverstellung, zu beeinflussen.Additionally or alternatively, it is possible to use different control times for the actuators and/or handlebars or legs or coupling rods of the handlebars of different lengths, etc., to change the effects of the control of the actuators, such as pure camber adjustment compared to a combination of camber and/or or steering and/or track adjustment.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine Richtung der (Ver-) Stellbewegung des Aktuators im Wesentlichen senkrecht zu einer Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs und/oder schräg zu einer Längsachse der Lenkstange angeordnet, insbesondere in einem Winkel, der größer als 0° und kleiner als oder etwa gleich 45°, insbesondere kleiner als oder etwa gleich 35°, weiter insbesondere kleiner als oder etwa gleich 25° ist. Somit ist es möglich, Kräfte, insbesondere Querkräfte, die auf die Abtriebswelle der Lineargetriebeeinheit wirken und von einer Lagerung der Abtriebswelle der Lineargetriebeeinheit abgestützt werden, zu reduzieren bzw. gering zu halten. Somit zur Lagerung der Abtriebswelle ein kleineres und somit kostengünstigeres Lager eingesetzt werden. Insbesondere kann der Winkel abhängig von der Positionierung des Aktuators zum Rad, also nahe zum Rad oder weiter entfernt vom Rad, sein.According to one embodiment, a direction of the (adjusting) adjustment movement of the actuator is arranged essentially perpendicular to a forward direction of travel of the vehicle and/or obliquely to a longitudinal axis of the handlebar, in particular at an angle that is greater than 0° and less than or approximately equal to 45 °, in particular less than or approximately equal to 35°, more particularly less than or approximately equal to 25°. It is therefore possible to reduce or keep low forces, in particular transverse forces, which act on the output shaft of the linear gear unit and are supported by a bearing of the output shaft of the linear gear unit. This means that a smaller and therefore more cost-effective bearing can be used to support the output shaft. In particular, the angle can be dependent on the positioning of the actuator in relation to the wheel, i.e. close to the wheel or further away from the wheel.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist eine Richtung der (Ver-) Stellbewegung des Aktuators in einer Nulllage schräg zur einer Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs und/oder im Wesentlichen achsparallel zu einer Längsachse der Lenkstange angeordnet ist, wobei die Längsachse der Lenkstange in einem Winkelbereich von etwa +/- 45°, insbesondere von etwa +/- 35°, weiter insbesondere von etwa +/- 25°, insbesondere in alle Raumrichtungen, gegenüber der Nulllage relativ zur Abtriebsachse der Lineargetriebeeinheit bewegbar ist. Somit ist es möglich, Kräfte, insbesondere Querkräfte, die auf die Abtriebswelle der Lineargetriebeeinheit wirken und von einer Lagerung der Abtriebswelle der Lineargetriebeeinheit abgestützt werden, zu reduzieren bzw. gering zu halten. Somit zur Lagerung der Abtriebswelle ein kleineres und somit kostengünstigeres Lager eingesetzt werden. Insbesondere kann der Winkel abhängig von der Positionierung des Aktuators zum Rad, also nahe zum Rad oder weiter entfernt vom Rad, sein.According to an alternative embodiment, a direction of the (adjusting) adjustment movement of the actuator is arranged in a zero position obliquely to a forward direction of travel of the vehicle and/or substantially axially parallel to a longitudinal axis of the handlebar, the longitudinal axis of the handlebar being in an angular range of approximately +/ - 45 °, in particular of approximately +/- 35 °, further in particular of approximately +/- 25 °, in particular in all spatial directions, relative to the zero position relative to the output axis of the linear gear unit. It is therefore possible to reduce or keep low forces, in particular transverse forces, which act on the output shaft of the linear gear unit and are supported by a bearing of the output shaft of the linear gear unit. This means that a smaller and therefore more cost-effective bearing can be used to support the output shaft. In particular, the angle can be dependent on the positioning of the actuator in relation to the wheel, i.e. close to the wheel or further away from the wheel.

Mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Aktuator kann man sagen, dass die (Ver-) Stellbewegungsrichtung entlang der Längsachse der Abtriebsachse der Lineargetriebeeinheit in einer Nulllage erfolgt. Die Nulllage beschreibt hierbei die Lage des Fahrzeugs mit Leergewicht.With reference to the actuator according to the invention, it can be said that the (adjusting) direction of movement takes place along the longitudinal axis of the output axis of the linear gear unit in a zero position. The zero position describes the position of the vehicle with its empty weight.

Detailbeschreibung anhand ZeichnungDetailed description based on drawing

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1a bis 1c schematische Darstellungen eines Aktuators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Ansichten,
2 eine schematische Darstellung eines Aktuators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Schnittansicht;
3a und 3b schematische Darstellungen einer Teilschnittansicht eines Aktuators gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
4a bis 4c schematische Darstellungen eines Aktuators gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung;
5 eine schematische Teildarstellung eines Aktuators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung;
6a und 6b schematische Darstellungen eines Fahrwerks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 eine schematische Darstellung eines Sturz-Verstell-Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
8 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung möglicher Anordnungen eines Aktuaors gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
9 eine schematische Darstellung von Aktuatoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Vorderachslenkung eines Steer-by-wire-Fahrzeugs; und
10 eine schematische Darstellung eines Aktuators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Zentralaktuator zur Hinterachslenkung eines Steer-by-wire-Fahrzeugs.

Further measures improving the invention are shown in more detail below together with the description of preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the figures. It shows:

1a until 1c schematic representations of an actuator according to an embodiment of the invention in different views,
2 a schematic representation of an actuator according to an embodiment of the invention in a perspective sectional view;
3a and 3b schematic representations of a partial sectional view of an actuator according to embodiments of the invention;
4a until 4c schematic representations of an actuator according to various embodiments of the invention;
5 a schematic partial representation of an actuator according to an embodiment of the invention in a sectional view;
6a and 6b schematic representations of a chassis according to an embodiment of the invention;
7 a schematic representation of a camber adjustment system according to an embodiment of the invention;
8th a schematic representation to illustrate possible arrangements of an actuator according to embodiments of the invention;
9 a schematic representation of actuators according to an embodiment of the invention for front axle steering of a steer-by-wire vehicle; and
10 a schematic representation of an actuator according to an embodiment of Invention as a central actuator for rear-axle steering of a steer-by-wire vehicle.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and only serve to understand the invention. The same elements are given the same reference numbers.

1a bis 1c sowie 2 zeigen einen beispielhaften Aktuator 1 für ein Fahrzeug, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Darstellungen, wobei 1a den Aktuator 1 in einer perspektivischen Ansicht, 1b den Aktuator 1 in einer Längsschnittansicht und 1c den Aktuator 1 einer Schnittansicht von oben zeigen. 2 zeigt den Aktuator 1 in einer perspektivischen Schnittansicht. Der Aktuator 1 weist eine Antriebseinheit 2, eine Winkelgetriebeeinheit 3 (siehe 1b) und eine Lineargetriebeeinheit 4 (siehe 1b) auf. Die Antriebseinheit 2 ist hier beispielhaft als ein Elektromotor ausgebildet, weist eine Antriebswelle 5 auf, und ist dazu eingerichtet, in einem angetriebenen Zustand des Aktuators 1 ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. 1a until 1c as well as 2 show an exemplary actuator 1 for a vehicle, according to an embodiment of the invention in various representations, where 1a the actuator 1 in a perspective view, 1b the actuator 1 in a longitudinal section view and 1c show the actuator 1 in a sectional view from above. 2 shows the actuator 1 in a perspective sectional view. The actuator 1 has a drive unit 2, an angular gear unit 3 (see 1b) and a linear gear unit 4 (see 1b) on. The drive unit 2 is designed here, for example, as an electric motor, has a drive shaft 5, and is set up to generate a drive torque in a driven state of the actuator 1.

Die Winkelgetriebeeinheit 3 ist hier beispielhaft als ein Kronenradgetriebe 6 mit einem Kronradritzel 7 und einem Kronenrad 8 ausgebildet, wobei das Kronradritzel 7 drehmomentübertragend bzw. drehmomentfest mit der Antriebswelle 5 der Antriebseinheit 2 gekoppelt ist. Das Kronradritzel 7 weist eine erste Verzahnung 9 auf, die drehmomentübertragend und eine vorbestimmte Übersetzung definierend mit einer zweiten Verzahnung 10 an dem Kronenrad 8 in Eingriff ist. Das Kronenradgetriebe 6 ist dazu eingerichtet, das von der Antriebseinheit 2 erzeugte Antriebsmoment auf die Lineargetriebeeinheit 4 zu übertragen.The angular gear unit 3 is designed here, for example, as a crown gear 6 with a crown gear 7 and a crown gear 8, the crown gear 7 being coupled to the drive shaft 5 of the drive unit 2 in a torque-transmitting or torque-fixed manner. The crown gear 7 has a first toothing 9, which is in engagement with a second toothing 10 on the crown gear 8 to transmit torque and define a predetermined translation. The crown gear 6 is set up to transmit the drive torque generated by the drive unit 2 to the linear gear unit 4.

Die Lineargetriebeeinheit 4 ist hier beispielhaft als ein Kugelgewindetrieb 11 mit einer Umlaufmutter 12 und einer Spindel 13 ausgebildet. Die Spindel 13 ist linear, also in axialer Richtung entlang ihrer Längsachse verschieblich, aber im Wesentlichen drehfest, in einem Gehäuse 14 des Aktuators 1 gelagert. Die Umlaufmutter 12 ist über eine Lagerung 15, hier beispielhaft ein Vier-Punkt-Lager, axialfest, aber drehbar in dem Gehäuse 14 gelagert. Das Kronenrad 8 der Winkelgetriebeeinheit 3 ist drehfest mit der Umlaufmutter 12 gekoppelt, sodass die Drehbewegung des Kronenrads 8, und somit das gemäß der Übersetzung der Winkelgetriebeeinheit 3 übersetzte Antriebsmoment der Antriebseinheit 2 auf die Umlaufmutter 12 übertragen wird. Durch den Kugelgewindetrieb 11 wird die Drehbewegung der Umlaufmutter 12 in eine Linearbewegung der Spindel 13 umgewandelt. Die Spindel 13 dient hier als Abtriebswelle 16 der Lineargetriebeeinheit 4 bzw. des Aktuators 1 und ist hier beispielhaft an einem, aus dem Gehäuse 14 herausragenden, axialen Ende mit einer Koppelgabel 17 gekoppelt, die zur Anbindung an weitere Komponenten, bspw. an eine Lenkstange, bspw. einen Querlenker, eines Lenkers (nicht dargestellt), dient. Um die Spindel 13 außerhalb des Gehäuses 14 vor Umwelteinflüssen, wie bspw. Schmutzpartikel, Wasser etc., zu schützen, ist dieser Abschnitt der Spindel 13 von einem Faltenbalg 20 umgeben, der sich entsprechend der Linearbewegung der Spindel 13 ausdehnen bzw. strecken und zusammenfalten kann.The linear gear unit 4 is designed here, for example, as a ball screw drive 11 with a rotating nut 12 and a spindle 13. The spindle 13 is linear, i.e. displaceable in the axial direction along its longitudinal axis, but essentially rotationally fixed, in a housing 14 of the actuator 1. The circulating nut 12 is mounted axially fixed but rotatable in the housing 14 via a bearing 15, here for example a four-point bearing. The crown gear 8 of the angular gear unit 3 is coupled in a rotationally fixed manner to the rotating nut 12, so that the rotational movement of the crown gear 8, and thus the drive torque of the drive unit 2, translated in accordance with the translation of the angular gear unit 3, is transmitted to the rotating nut 12. The ball screw 11 converts the rotational movement of the rotating nut 12 into a linear movement of the spindle 13. The spindle 13 serves here as an output shaft 16 of the linear gear unit 4 or the actuator 1 and is here, for example, coupled at an axial end protruding from the housing 14 with a coupling fork 17, which is used for connection to other components, for example to a handlebar. For example, a wishbone, a handlebar (not shown), is used. In order to protect the spindle 13 outside the housing 14 from environmental influences, such as dirt particles, water, etc., this section of the spindle 13 is surrounded by a bellows 20, which can expand or stretch and fold in accordance with the linear movement of the spindle 13 .

Darüber hinaus weist der in 1a bis 1c gezeigte, beispielhafte Aktuator 1 eine Bremseinheit 18 auf, die hier als eine separate Rückstellbremse 19 zwischen der Antriebseinheit 2 und der Winkelgetriebeeinheit 3 angeordnet ist. Die Bremseinheit 18 ist dazu eingerichtet, eine Veränderung der Position das Aktuators 1, hier insbesondere der Antriebseinheit 2, in einem antriebslosen Zustand des Aktuators 1 zu unterbinden. In dem antriebslosen Zustand des Aktuators 1 erzeugt die Antriebseinheit 2 kein Antriebsdrehmoment. Aufgrund der schrägen bzw. winkeligen Anordnung einer Antriebsachse 21 der Winkelgetriebeeinheit 3, die hier der Längsachse des Kornradritzels 7 entspricht, relativ zu einer Abtriebsachse 22 der Winkelgetriebeeinheit 3, die hier der Längsachse des Kronenrads 8 und somit der Längsachse der Umlaufmutter 12 und der Spindel 13 entspricht, kann der Aktuator 1 auch als Winkelaktuator oder auch als Linearaktuator mit nicht-koaxialer Antriebseinheit bezeichnet werden.In addition, the in 1a until 1c shown, exemplary actuator 1 has a brake unit 18, which is arranged here as a separate reset brake 19 between the drive unit 2 and the angular gear unit 3. The brake unit 18 is designed to prevent a change in the position of the actuator 1, here in particular the drive unit 2, when the actuator 1 is in a non-drive state. In the non-drive state of the actuator 1, the drive unit 2 does not generate any drive torque. Due to the oblique or angular arrangement of a drive axis 21 of the angular gear unit 3, which here corresponds to the longitudinal axis of the grain wheel pinion 7, relative to an output axis 22 of the angular gear unit 3, which here corresponds to the longitudinal axis of the crown gear 8 and thus the longitudinal axis of the rotating nut 12 and the spindle 13 corresponds, the actuator 1 can also be referred to as an angle actuator or as a linear actuator with a non-coaxial drive unit.

3a und 3b zeigen jeweils eine beispielhafte Ausführungsform der Lagerung 15 der Umlaufmutter 12. In 3a sind ein Innenring 23 der Lagerung 15 und die Umlaufmutter 12 integral einstückig, also einteilig, ausgeführt und das Kronenrad 8 ist drehfest, bspw. mittels einer Presspassung, einer Verzahnung etc., auf der Umlaufmutter 12 montiert. In 3b sind der Innenring 23 der Lagerung 15 und das Kronenrad 8 integral einstückig, also einteilig, ausgeführt und drehfest, bspw. mittels einer Presspassung, einer Verzahnung etc., auf der Umlaufmutter montiert. Darüber hinaus können auch das Kronenrad 8, die Umlaufmutter 12 und der Innenring 23 der Lagerung 15 integral einstückig, also einteilig, ausgebildet sein (hier nicht gezeigt). In allen drei Fällen ist das Kronenrad 8 räumlich nahe an der Lagerung 15 angeordnet, wodurch der Verzahnungseingriff zwischen dem Kronradritzel 7 und dem Kronenrad 8 eine geringe Reibung sowie einen geringen Verschleiß aufweist. Darüber hinaus sind so eine hohe Positionspräzision sowie eine geringe Abdrängung des Kronenrads 8 im Betriebszustand sichergestellt, wodurch lediglich eine geringe Akustikanregung generiert wird, und somit der Verzahnungseingriff im Betrieb wenig Geräusche erzeugt. 3a and 3b each show an exemplary embodiment of the bearing 15 of the rotating nut 12. In 3a an inner ring 23 of the bearing 15 and the rotating nut 12 are integrally designed in one piece, i.e. in one piece, and the crown gear 8 is mounted on the rotating nut 12 in a rotationally fixed manner, for example by means of a press fit, a toothing, etc. In 3b The inner ring 23 of the bearing 15 and the crown gear 8 are integrally made in one piece, i.e. in one piece, and are mounted on the rotating nut in a rotationally fixed manner, for example by means of a press fit, a toothing, etc. In addition, the crown gear 8, the circulating nut 12 and the inner ring 23 of the bearing 15 can also be designed in one piece, i.e. in one piece (not shown here). In all three cases, the crown gear 8 is arranged spatially close to the bearing 15, as a result of which the toothing engagement between the crown gear 7 and the crown gear 8 has low friction and low wear. In addition, this ensures a high level of positional precision and a low deflection of the crown gear 8 in the operating state, which means that only a small amount of acoustic excitation is generated, and thus the gear meshing generates little noise during operation.

4a bis 4c zeigen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des Aktuators 1, die sich in der Anordnung der Antriebseinheit 2 und/oder der Bremseinheit 18 unterscheiden. Die in 4a gezeigte beispielhafte Ausführungsform des Aktuators 1 besitzt keine separate Bremseinheit 18, d.h., der Aktuator 1 ist selbsthemmend ausgeführt. So kann bspw. die Antriebseinheit 2 ein Reibmoment aufweisen, das in einem antriebsfreien Zustand der Antriebseinheit 2 dafür sorgt, dass sich die Antriebseinheit 2, insbesondere die Position der Antriebswelle 5, nicht verändert. Zusätzlich oder alternativ kann die Winkelgetriebeeinheit 3 und/oder die Lineargetriebeeinheit 4 selbsthemmend ausgeführt sein, um eine Positionsänderung des Aktuators 1 in dem antriebsfreien Zustand zu verhindern. Die Antriebseinheit 2 ist weiterhin nicht-koaxial zur Abtriebswelle 16 der Lineargetriebeeinheit 4, welche die lineare (Ver-) Stellbewegung des Aktuators 1 durchführt, angeordnet. Mit anderen Worten kann man sagen, dass die in 4a gezeigte, beispielhafte Ausführungsform des Aktuators 1 im Wesentlichen der in den 1a bis 1c gezeigten Ausführungsform des Aktuators 1 entspricht, wobei der Aktuator 1 gemäß der in 4a gezeigten beispielhaften Ausführungsform keine separate Bremseinheit 18 aufweist. 4a until 4c show various exemplary embodiments of the actuator 1, which differ in the arrangement of the drive unit 2 and/or the brake unit 18. In the 4a The exemplary embodiment of the actuator 1 shown does not have a separate brake unit 18, that is, the actuator 1 is designed to be self-locking. For example, the drive unit 2 can have a friction torque which, when the drive unit 2 is in a drive-free state, ensures that the drive unit 2, in particular the position of the drive shaft 5, does not change. Additionally or alternatively, the angular gear unit 3 and/or the linear gear unit 4 can be designed to be self-locking in order to prevent a change in position of the actuator 1 in the drive-free state. The drive unit 2 is furthermore arranged non-coaxially to the output shaft 16 of the linear gear unit 4, which carries out the linear (adjusting) adjustment movement of the actuator 1. In other words you can say that the in 4a shown, exemplary embodiment of the actuator 1 essentially the one in the 1a until 1c shown embodiment of the actuator 1 corresponds, the actuator 1 according to the in 4a The exemplary embodiment shown does not have a separate brake unit 18.

Die 4b zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Aktuators 1, in der die Bremseinheit 18 an einem axialen Ende der Spindel 13 angeordnet ist und somit in dem antriebsfreien Zustand eine Positionsänderung der Spindel 13, und somit des Aktuators 1, verhindert. In der in 4c gezeigten Ausführungsform ist die Bremseinheit „oberhalb“, also an einem der Antriebswelle 5 abgewandten axialen Ende, der Antriebseinheit 2 angeordnet.The 4b shows a further exemplary embodiment of the actuator 1, in which the brake unit 18 is arranged at an axial end of the spindle 13 and thus prevents a change in position of the spindle 13, and thus of the actuator 1, in the drive-free state. In the in 4c In the embodiment shown, the brake unit is arranged “above”, i.e. at an axial end facing away from the drive shaft 5, the drive unit 2.

5 zeigt eine Teildarstellung des Aktuators 1 in einer Schnittansicht. Genauer gesagt, zeigt 5 die Lineargetriebeeinheit 4 in einer vergrößerten Darstellung, die in dem Gehäuse 14 aufgenommen bzw. gelagert ist. Das axiale Ende der Spindel 13, das mit der Koppelgabel 17 gekoppelt ist, ist über eine Gleitbuchse 24 gleitend und verschiebbar in dem Gehäuse 14 gelagert. Innerhalb des Gehäuses 14, also in einem Innenraum 25, in dem die Lineargetriebeeinheit 4 angeordnet ist, ist ein Momentenabstützelement 26, das drehfest, aber axial verschieblich in dem Gehäuse angeordnet ist, und dreh- und axialfest mit der Spindel 13 der Lineargetriebeeinheit 4 gekoppelt ist und somit verhindert, dass sich die Spindel 13 mit der Umlaufmutter 12 mitdreht. Ferner ist es dadurch möglich, die Spindel 13 im Wesentlichen rund, also als Welle auszuführen und über eine übliche Gleitbuchse 24 in dem Gehäuse 14 zu lagern. Dadurch können die Kosten für die Spindel 13 und/oder die Gleitbuchse 24, und somit für den Aktuator 1, reduziert werden. 5 shows a partial representation of the actuator 1 in a sectional view. More precisely, shows 5 the linear gear unit 4 in an enlarged view, which is accommodated or stored in the housing 14. The axial end of the spindle 13, which is coupled to the coupling fork 17, is slidably and displaceably mounted in the housing 14 via a sliding bushing 24. Within the housing 14, i.e. in an interior 25 in which the linear gear unit 4 is arranged, is a torque support element 26, which is arranged in a rotationally fixed but axially displaceable manner in the housing, and is coupled to the spindle 13 of the linear gear unit 4 in a rotationally and axially fixed manner and thus prevents the spindle 13 from rotating with the rotating nut 12. Furthermore, it is possible to design the spindle 13 essentially round, i.e. as a shaft, and to store it in the housing 14 via a conventional sliding bushing 24. This allows the costs for the spindle 13 and/or the sliding bushing 24, and thus for the actuator 1, to be reduced.

Durch die lineare, bzw. axiale, Verschiebung der Spindel 13, die auch als Hubbewegung der Spindel 13 bezeichnet wird, kommt es zu Druckänderungen innerhalb des Gehäuses 14 und/oder innerhalb des Faltenbalgs 20, wodurch ein Druckunterschied bzw. eine Druckdifferenz zwischen außerhalb des Gehäuses 14, also dem Umgebungsdruck, und innerhalb des Gehäuses 14, und/oder innerhalb des Faltenbalgs erzeugt wird. Ein solcher Druckunterschied kann den Betrieb des Aktuators 1 negativ beeinflussen. Daher ist in dem Aktuator eine Druckausgleichseinheit 27 vorgesehen, die mindestens ein Druckausgleichselement 28 aufweist.The linear or axial displacement of the spindle 13, which is also referred to as the lifting movement of the spindle 13, results in pressure changes within the housing 14 and/or within the bellows 20, resulting in a pressure difference or a pressure difference between outside the housing 14, i.e. the ambient pressure, and within the housing 14, and / or within the bellows. Such a pressure difference can negatively affect the operation of the actuator 1. Therefore, a pressure compensation unit 27 is provided in the actuator, which has at least one pressure compensation element 28.

In der in 5 gezeigten, beispielhaften Ausführungsform ist eine Druckausgleichsbohrung 29 als ein erstes Druckausgleichselement 28 vorgesehen, die einen Druckausgleich zwischen der Umgebung des Gehäuses 14 und dem Innenraum 25 des Gehäuses 14 ermöglicht. Die Druckausgleichsbohrung 29 ist mit einer zumindest teilweise permeablen folienartigen Membran (nicht dargestellt) versehen, die dazu eingerichtet ist, einen Druckausgleich zu ermöglichen und gleichzeitig ein Eindringen von Schmutz etc. von außerhalb in den Innenraum des Gehäuses 14 und/oder ein Austreten von Öl etc. aus dem Innenraum 25 des Gehäuses 14 nach draußen zu verhindern. Ferner ist ein Druckausgleichskanal 30 als ein zweites Druckausgleichselement 28 vorgesehen, der einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum 25 des Gehäuses 14 und dem von dem Faltenbalg 20 umschlossenen Raum ermöglicht. Der Druckausgleichskanal 30 ist hier beispielhaft an der Spindel 13 vorgesehen. Ferner sind weitere und/oder alternative Druckausgleichselemente 28 denkbar, wie bspw. Löcher im Faltenbalg 20, Druckausgleichskanäle in der Gleitbuchse 24 oder einer anderen Spindelzentrierung, im Gehäuse 14, insbesondere im Durchmesserbereich der Gleitbuchse 24, und/oder Druckausgleichsbohrungen innerhalb des Gehäuses 14, zwischen dem Innenraum 25 des Gehäuses 14 und dem von dem Faltenbalg 20 umschlossenen Raum etc.In the in 5 In the exemplary embodiment shown, a pressure compensation bore 29 is provided as a first pressure compensation element 28, which enables pressure compensation between the surroundings of the housing 14 and the interior 25 of the housing 14. The pressure compensation bore 29 is provided with an at least partially permeable film-like membrane (not shown), which is designed to enable pressure compensation and at the same time prevent dirt etc. from penetrating from outside into the interior of the housing 14 and/or oil etc. escaping .to prevent from the interior 25 of the housing 14 to the outside. Furthermore, a pressure compensation channel 30 is provided as a second pressure compensation element 28, which enables pressure compensation between the interior 25 of the housing 14 and the space enclosed by the bellows 20. The pressure compensation channel 30 is provided here, for example, on the spindle 13. Furthermore, further and/or alternative pressure compensation elements 28 are conceivable, such as holes in the bellows 20, pressure compensation channels in the sliding bushing 24 or another spindle centering, in the housing 14, in particular in the diameter range of the sliding bushing 24, and/or pressure compensation bores within the housing 14, between the interior 25 of the housing 14 and the space enclosed by the bellows 20 etc.

6a und 6b zeigen schematische Darstellungen eines Fahrwerks 31 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrwerk 31 weist einen Radträger 32 auf, an dem über ein Radlager 33 ein Rad 34 drehbar montiert ist. Der Radträger 32 ist über eine Lenkereinheit 35 mit einer Karosserie 36 eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) gekoppelt. Die Lenkereinheit 35 weist hier beispielhaft einen oberen vorderen Lenker 37, einen oberen hinteren Lenker 38, einen unteren vorderen Lenker 39 und einen unteren hinteren Lenker 40, der auch als Traglenker 40 bezeichnet werde kann, auf. Die Begriffe „oben“ und „unten“ sind in Fahrzeugrichtung zu verstehen, das heißt, die unteren Lenker 39, 40 sind bei einem stehenden oder fahrenden Fahrzeug näher zu einem Untergrund angeordnet als die oberen Lenker 37, 38. Der Begriff „Lenker“ ist im Folgenden als ein Element einer Lenkeinrichtung, die üblicherweise auch als Lenker bezeichnet werden, zu verstehen. Die im nachfolgenden beschriebenen Lenker können auch als Querlenker, als Lenkstange, als Koppelstange etc., bezeichnet werden. 6a and 6b show schematic representations of a chassis 31 according to an embodiment of the invention. The chassis 31 has a wheel carrier 32 on which a wheel 34 is rotatably mounted via a wheel bearing 33. The wheel carrier 32 is coupled to a body 36 of a vehicle (not shown) via a handlebar unit 35. The link unit 35 here has, for example, an upper front link 37, an upper rear link 38, a lower front link 39 and a lower rear link 40, which can also be referred to as a suspension link 40. The terms “top” and “bottom” are to be understood in the direction of the vehicle, that is, the lower links 39, 40 are arranged closer to the ground than the upper links 37, 38 in a stationary or moving vehicle. The term “handlebar” is to be understood below as an element of a steering device, which is also usually referred to as a handlebar. The handlebars described below can also be referred to as wishbones, handlebars, coupling rods, etc.

Die unteren Lenker 39, 40 sind über untere Kopplungspunkte 41 direkt an der Karosserie 36 gelenkig angebunden. Demgegenüber ist zumindest ein oberer Kopplungspunkt 42 der oberen Lenker 37, 38 über den Aktuator 1 gelenkig mit der Karosserie 36 gekoppelt. Hierzu ist der Aktuator 1 insbesondere innerhalb der Karosserie 36 (siehe 7) angeordnet und/oder befestigt und die Abtriebswelle 16 der Lineargetriebeeinheit 14 ist über die Koppelgabel 17 mit zumindest einem Kopplungspunkt 42 der oberen Lenker 37, 38 gelenkig verbunden. Dadurch ist der zumindest eine obere Kopplungspunkt 42 über den Aktuator 1 verstellbar, wodurch die Kinematikparameter, wie bspw. Sturz, Spur, Lenkung etc., des Fahrzeugs auch während der Fahrt verändert, und somit die Fahrdynamik des Fahrzeugs beeinflusst, werden können.The lower links 39, 40 are articulated directly to the body 36 via lower coupling points 41. In contrast, at least one upper coupling point 42 of the upper links 37, 38 is articulated to the body 36 via the actuator 1. For this purpose, the actuator 1 is in particular within the body 36 (see 7 ) arranged and / or fastened and the output shaft 16 of the linear gear unit 14 is articulated via the coupling fork 17 with at least one coupling point 42 of the upper links 37, 38. As a result, the at least one upper coupling point 42 can be adjusted via the actuator 1, whereby the kinematics parameters, such as camber, track, steering, etc., of the vehicle can also be changed while driving, and thus the driving dynamics of the vehicle can be influenced.

Hierbei ist es möglich, den Aktuator 1 nur mit dem Kopplungspunkt 42 des oberen hinteren Lenkers 38 (siehe 6a) oder nur mit dem Kopplungspunkt 42 des oberen vorderen Lenkers 37 (siehe 6b) zu koppeln. Darüber hinaus ist es denkbar, beide Kopplungspunkte 42 der beiden oberen Lenker 37, 38 mit einem Aktuator 1 zu koppeln, sodass die beiden Kopplungspunkte 42 gleichermaßen von dem Aktuator 1 verstellt werden können. Ferner ist es auch denkbar, den Kopplungspunkt 42 des oberen vorderen Lenkers 37 mit einem ersten Aktuator 1 und den Kopplungspunkt 42 des oberen hinteren Lenkers 38 mit einem zweiten Aktuator 1 zu koppeln, und somit beide Kopplungspunkte 42 individuell und unabhängig voneinander zu verstellen. Die verschiedenen Aufbauten ermöglichen es, unterschiedliche Kinematikparameter beeinflussen zu können. So ist es durch eine gleiche Verstellung beider Kopplungspunkte 42 möglich, den Sturz zu verstellen, ohne die Spur und/oder die Lenkung im Wesentlichen zu verändern. Demgegenüber hat eine Verstellung von nur einem der Kopplungspunkte 42 bzw. eine ungleiche Verstellung der beiden Kopplungspunkte 42 einen Einfluss auf den Sturz, die Lenkung und/oder die Spur.It is possible to connect the actuator 1 only to the coupling point 42 of the upper rear link 38 (see 6a) or only with the coupling point 42 of the upper front link 37 (see 6b) to pair. In addition, it is conceivable to couple both coupling points 42 of the two upper links 37, 38 with an actuator 1, so that the two coupling points 42 can be adjusted equally by the actuator 1. Furthermore, it is also conceivable to couple the coupling point 42 of the upper front link 37 with a first actuator 1 and the coupling point 42 of the upper rear link 38 with a second actuator 1, and thus to adjust both coupling points 42 individually and independently of one another. The different structures make it possible to influence different kinematics parameters. By adjusting both coupling points 42 in the same way, it is possible to adjust the camber without essentially changing the track and/or the steering. In contrast, an adjustment of only one of the coupling points 42 or an unequal adjustment of the two coupling points 42 has an influence on the camber, the steering and/or the track.

Durch die axial kurzbauende Bauweise des Aktuators 1 ist es möglich, diesen innerhalb der Karosserie 36 des Fahrzeugs, insbesondere innerhalb eines Motorraums, anzuordnen. Insbesondere wird zur Anordnung des Aktuators 1 bereits vorhandener, bisher ungenutzter Bauraum genutzt, wodurch für den Aktuator 1 kein zusätzlicher Bauraum erforderlich ist. Dies kann auch als eine bauraumneutrale Anordnung des Aktuators 1 bezeichnet werden. Darüber hinaus ist der Aktuator 1 innerhalb der Karossiere 36 schmutzgeschützt und trägt hier nicht zur ungefederten Masse bei. In 7 ist der Aktuator 1, bzw. die Aktuatoren 1 parallel zu einer Fahrtrichtung FR orientiert angeordnet und an einem Rahmen, einer Trennwand, einem Dom oder einem Kotflügel des Fahrzeugs befestigt.Due to the axially short design of the actuator 1, it is possible to arrange it within the body 36 of the vehicle, in particular within an engine compartment. In particular, existing, previously unused installation space is used to arrange the actuator 1, which means that no additional installation space is required for the actuator 1. This can also be referred to as a space-neutral arrangement of the actuator 1. In addition, the actuator 1 is protected from dirt within the body 36 and does not contribute to the unsprung mass. In 7 the actuator 1 or the actuators 1 are arranged oriented parallel to a direction of travel FR and fastened to a frame, a partition, a dome or a fender of the vehicle.

8 zeigt eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung möglicher Anordnungen des Aktuators 1, insbesondere zur Verwendung als ein Sturz-Verstell-System 43, gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Alternativ zu der in 7 und in 8 beispielhaft am oberen hinteren Lenker 38 gezeigten zur Fahrtrichtung FR parallelen Anordnung des Aktuators 1 ist es auch möglich, den Aktuator 1 schräg zur Fahrtrichtung FR und in einer Nulllage des Fahrzeugs, also bei einem Fahrzeug mit Leergewicht, achskonkruent bzw. achsparallel, zur Längsachse des Lenkers, wie hier beispielhaft an dem oberen, vorderen Lenker 37 gezeigt, anzuordnen. Die zur Fahrtrichtung FR schräge Anordnung des Aktuators 1 ermöglicht einen größeren Bewegungsbereich des Kopplungspunkte 42, genauer gesagt relativ zur Nulllage in einem Winkelbereich von ±α, wobei 0° ≤ α ≤ 25°, durch eine Stellbewegung des Aktuators 1 als die zur Fahrtrichtung FR parallele Anordnung des Aktuators 1, die lediglich eine Bewegung des Kopplungspunktes 42 in einem Winkelbereich von a, wobei 0° ≤ α ≤ 25°. Der Winkelbereich gibt an, in welchem Winkel sich die Längsachse der Abtriebswelle 16 der Lineargetriebeeinheit 4 und die Längsachse des Lenkers 37, 38 zueinander angeordnet sein können, bzw. in welchem Winkelbereich eine Verschiebung bzw. Verlagerung der Längsachse des Lenkers 37, 38 relativ zur Längsachse der Abtriebswelle 16 der Lineargetriebeeinheit 4 durch eine Stellbewegung des Aktuators 1 möglich ist. 8th shows a schematic representation to illustrate possible arrangements of the actuator 1, in particular for use as a camber adjustment system 43, according to embodiments of the invention. Alternative to the one in 7 and in 8th For example, with the arrangement of the actuator 1 parallel to the direction of travel FR shown on the upper rear handlebar 38, it is also possible to have the actuator 1 oblique to the direction of travel FR and in a zero position of the vehicle, i.e. in a vehicle with an empty weight, axially concentric or parallel to the axis, to the longitudinal axis of the handlebar , as shown here by way of example on the upper, front handlebar 37. The arrangement of the actuator 1 at an angle to the direction of travel FR enables a larger range of movement of the coupling points 42, more precisely relative to the zero position in an angular range of ±α, where 0° ≤ α ≤ 25°, by an adjusting movement of the actuator 1 than that parallel to the direction of travel FR Arrangement of the actuator 1, which only moves the coupling point 42 in an angular range of a, where 0° ≤ α ≤ 25°. The angular range indicates at what angle the longitudinal axis of the output shaft 16 of the linear gear unit 4 and the longitudinal axis of the handlebar 37, 38 can be arranged to one another, or in which angular range a shift or displacement of the longitudinal axis of the handlebar 37, 38 relative to the longitudinal axis the output shaft 16 of the linear gear unit 4 is possible by an actuating movement of the actuator 1.

Gleichzeitig ermöglicht die achsparallele Anordnung des Aktuators 1 zum Lenker eine reduzierte Lastwirkung auf die Lineargetriebeeinheit 4 des Aktuators 1, wodurch die Lagerung 15 im Vergleich zur in Fahrtrichtung FR parallelen Anordnung des Aktuators 1 kleiner ausgeführt werden kann, und somit eine (noch) kompaktere Bauweise des Aktuators 1 ermöglicht. Jedoch ist eine Befestigung des zur Fahrtrichtung FR schräg angeordneten Aktuators 1 mit mehr Aufwand verbunden als die zur Fahrtrichtung FR parallele Anordnung des Aktuators 1 an der Karosserie 36.At the same time, the axially parallel arrangement of the actuator 1 to the handlebar enables a reduced load effect on the linear gear unit 4 of the actuator 1, whereby the bearing 15 can be made smaller compared to the parallel arrangement of the actuator 1 in the direction of travel FR, and thus an (even) more compact design of the Actuator 1 enables. However, attaching the actuator 1, which is arranged obliquely to the direction of travel FR, involves more effort than arranging the actuator 1 on the body 36 parallel to the direction of travel FR.

9 und 10 zeigen zwei weitere Verwendungsmöglichkeiten des Aktuators 1 in einem Fahrzeug, wobei 9 eine Verwendung des Aktuators 1 zur Vorderachslenkung 44 in einem Fahrzeug mit einer steer-by-wire-Lenkung zeigt. Die Vorderachslenkung 44 ist redundant ausgeführt, d.h., es sind zwei Aktuatoren 1 an einer Vorderachse 45 des Fahrzeugs, bzw. einer Lenkstange 46, angeordnet, die in der Regel gleichermaßen angesteuert werden. Durch die Redundanz ist es möglich, das Fahrzeug bei einem Ausfall bzw. Defekt eines Aktuators 1 durch den anderen (redundanten) Aktuator 1) weiterhin lenken zu können. Die Vorderachse 45 verbinden die beiden vorderen Räder 34, sodass diese durch eine Stellbewegung des Aktuators 1 bzw. der Aktuatoren 1, gleichermaßen verstellt, insbesondere gelenkt, werden. Die Vorderachse 45, bzw. die Lenkstange 46 kann dabei einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Darüber hinaus ist an der Vorderachse 45 ein Sensortarget 47 angeordnet, das von einem Positionssensor 48 erfasst wird, um die Position, bzw. den Lenkwinkel der Räder 34 bestimmen zu können. 9 and 10 show two further possible uses of the actuator 1 in a vehicle, where 9 shows a use of the actuator 1 for front axle steering 44 in a vehicle with steer-by-wire steering. The front axle steering 44 is designed to be redundant, that is, there are two actuators 1 on a front axle 45 of the vehicle, or a handlebar 46, which are usually controlled in the same way. The redundancy makes it possible to continue to steer the vehicle through the other (redundant) actuator 1) if one actuator 1 fails or is defective. The front axle 45 connects the two front wheels 34, so that they are equally adjusted, in particular steered, by an adjusting movement of the actuator 1 or the actuators 1. The front axle 45 or the handlebar 46 can be made in one piece or in several parts. In addition, a sensor target 47 is arranged on the front axle 45 and is detected by a position sensor 48 in order to be able to determine the position or the steering angle of the wheels 34.

10 zeigt eine beispielhafte Verwendung des Aktuators 1 als Zentralaktuator 49 zur Hinterachslenkung 50 eines Fahrzeugs mit einer steer-by-wire-Lenkung. Analog zum Aufbau der Vorderachslenkung 44 in 9, sind die beiden Räder 34 über eine einteilig, oder mehrteilig ausgebildete Hinterachse 51 miteinander gekoppelt, wobei die Hinterachse 51 zumindest teilweise als eine Spindel 52 ausgeführt ist, die als Spindel 13 der Lineargetriebeeinheit 4 des Aktuators 1 dient. Durch ein Antriebsmoment der Antriebseinheit 2 wird die Hinterachse 51 linear verschoben und so eine Lenkung der beiden Räder 34 erzeugt. Da es sich bei einer Hinterachslenkung 50 lediglich um geringe Lenkwinkel, von etwa 3° bis etwa 7°, handelt, die nicht dafür vorgesehen sind, das Fahrzeug zu lenken, sondern dazu vorgesehen sind, die Fahrdynamik des Fahrzeugs, unter anderem bei Kurvenfahrten, zu verbessern, ist für die Hinterachslenkung 50 keine redundante Auslegung erforderlich. 10 shows an exemplary use of the actuator 1 as a central actuator 49 for the rear axle steering 50 of a vehicle with steer-by-wire steering. Analogous to the design of the front axle steering 44 in 9 , the two wheels 34 are coupled to one another via a one-piece or multi-piece rear axle 51, the rear axle 51 being at least partially designed as a spindle 52, which serves as a spindle 13 of the linear gear unit 4 of the actuator 1. The rear axle 51 is linearly displaced by a drive torque from the drive unit 2 and thus steering of the two wheels 34 is generated. Since rear axle steering 50 only involves small steering angles, from approximately 3° to approximately 7°, which are not intended to steer the vehicle, but rather are intended to improve the driving dynamics of the vehicle, including when cornering improve, no redundant design is required for the rear axle steering 50.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: Aktuatoractuator
22: AntriebseinheitDrive unit
33: WinkelgetriebeeinheitAngle gear unit
44: LineargetriebeeinheitLinear gear unit
55: Antriebswelledrive shaft
66: KronenradgetriebeCrown gear
77: KronradritzelCrown gear
88th: KronenradCrown gear
99: erste Verzahnungfirst gearing
1010: zweite Verzahnungsecond gearing
1111: KugelgewindetriebBall screw
1212: Umlaufmuttercirculation nut
1313: Spindelspindle
1414: GehäuseHousing
1515: Lagerungstorage
1616: Abtriebswelleoutput shaft
1717: Koppelgabelcoupling fork
1818: BremseinheitBrake unit
1919: RückstellbremseRestoring brake
2020: FaltenbalgBellows
2121: AntriebsachseDrive axle
2222: AbtriebsachseOutput axle
2323: InnenringInner ring
2424: Gleitbuchsesliding bushing
2525: Innenrauminner space
2626: MomentenabstützelementMoment support element
2727: DruckausgleichseinheitPressure compensation unit
2828: DruckausgleichselementPressure compensation element
2929: DruckausgleichsbohrungPressure equalization hole
3030: DruckausgleichskanalPressure equalization channel
3131: Fahrwerklanding gear
3232: RadträgerWheel carrier
3333: RadlagerWheel bearing
3434: Radwheel
3535: LenkereinheitHandlebar unit
3636: Karosseriebody
3737: oberer vorderer Lenkerupper front control arm
3838: oberer hintere Lenkerupper rear control arm
3939: unterer vordere Lenkerlower front control arm
4040: unterer hinterer Lenkerlower rear handlebar
4141: unterer Kopplungspunktlower coupling point
4242: oberer Kopplungspunktupper coupling point
4343: Sturz-Verstell-SystemCamber adjustment system
4444: VorderachslenkungFront axle steering
4545: VorderachseFront axle
4646: LenkstangeHandlebar
4747: SensortargetSensor target
4848: PositionssensorPosition sensor
4949: ZentralaktuatorCentral actuator
5050: HinterachslenkungRear axle steering
5151: Hinterachserear axle
5252: Spindel spindle
FRFR: FahrtrichtungDirection of travel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102016204566 B4 [0002]
EP 2077406 B1 [0002]
EP 2210798 B1 [0002]
EP 2060416 B1 [0002]

Claims

Actuator (1) for a vehicle, comprising: a drive unit (2) with a drive shaft which is designed to generate a drive torque, an angular gear unit (3), a linear gear unit (4), and a housing (14) in which the angular gear unit (3) and the linear gear unit (4) are accommodated, wherein the angular gear unit (3) is set up to transmit the drive torque of the drive unit to the linear gear unit (4) with a predetermined ratio, wherein the angular gear unit (3) has a drive axle (21) with at least one first toothing (9), and an output axle (22) with at least one second toothing (10), the first toothing (9) and the second toothing (10) have a predetermined ratio and engage with each other to transmit torque, and wherein the linear gear unit (4) is coupled to the output axis (22) of the angular gear unit (3) in such a way that a rotary movement of the second toothing (10) is converted into a linear movement of an output axis (16) of the linear gear unit (4).

Actuator (1) after Claim 1 , wherein the output axle (16) of the linear gear unit (4) is designed to be coupled to a link (37, 38) of the chassis.

Actuator (1) after Claim 1 or 2 , further comprising a brake unit (18) which is designed to maintain a position of the actuator (1) in a drive-free state.

Actuator (1) after Claim 3 , wherein the brake unit (18) and the linear gear unit (4) are designed integrally in one piece as a self-locking linear gear unit, or the brake unit (18) is designed as a separate brake unit, which is located at an end of the drive unit (2) facing away from the angular gear unit (3). or is arranged between the drive unit (2) and the angular gear unit (3), or the brake unit (18) is designed as a separate brake unit which is arranged on the linear gear unit (4).

Actuator (1) according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the angular gear unit (2) is designed as a crown gear (6), the first toothing (9) being designed as a crown gear (7) and the second toothing (10) as a crown gear (8), or the angular gear unit (3 ) is designed as a worm gear, wherein the first toothing (9) is designed as a worm shaft and the second toothing (10) is designed as a worm wheel, or the angular gear unit (3) is designed as a bevel gear, wherein the first toothing (9) is designed as a bevel pinion and the second toothing (10) are designed as a ring gear.

Actuator (1) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the linear gear unit (4) is designed as a trapezoidal screw drive, or the linear gear unit (4) is designed as a planetary roller gear, or the linear gear unit (4) is designed as a ball screw drive (11).

Actuator (1) according to one of the Claims 1 until 6 , further comprising a pressure compensation unit (27), which is designed to compensate for a pressure difference inside the housing (14) and outside the housing (14) generated by a linear movement of the output axis (16) of the linear gear unit (4).

Use of an actuator (1) according to one of the Claims 1 until 7 , as a camber adjustment system (43) of a vehicle, and/or as a central steering actuator (49) on a rear axle (51) of a vehicle, and/or as a steering actuator for single-wheel steering of a vehicle, and/or as a central steering actuator on a front axle (45) of a vehicle.

Chassis (31) of a vehicle, comprising: a wheel suspension, with a wheel carrier (32) and a handlebar (37, 38), the handlebar (37, 38) being designed as a triangular link or as a multi-link axle, and on a first axial End is articulated to the wheel carrier (32) via at least one coupling point on the wheel carrier side, and is designed to be articulated to a body (36) of the vehicle at a second axial end via at least two coupling points (42) on the body side, and at least one Actuator (1), in particular according to one of the Claims 1 until 7 which is designed to be attached to the body (36) of the vehicle, the actuator (1) being coupled to at least one of the two body-side coupling points (42) in such a way that an, in particular linear, actuating movement of the actuator (1) a movement of at least one body-side coupling point (42) and a handlebar (37, 38) coupled to it of the handlebar.

Chassis (31). Claim 9 , wherein a direction of the actuating movement of the actuator (1) is arranged essentially perpendicular to a forward direction of travel of the vehicle and / or obliquely to a longitudinal axis of the handlebar (37, 38), in particular at an angle (α) that is greater than 0 ° and is approximately less than or equal to 25°, or a direction of the actuating movement of the actuator (1) is arranged in a zero position obliquely to a forward direction of travel of the vehicle and/or substantially axially parallel to a longitudinal axis of the handlebar (37, 38), the longitudinal axis the handlebar (37, 38) can be moved in an angular range of approximately +/- 25° relative to the zero position relative to the output axis (16) of the linear gear unit (4).