DE102022129138A1

DE102022129138A1 - Lenkungsaktuator

Info

Publication number: DE102022129138A1
Application number: DE102022129138.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Klinger; Patrick Hubert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2024-05-08

Abstract

Lenkungsaktuator für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (1), und mit einer Schubstange (4), die entlang einer Schubachse gegenüber dem Gehäuse (1) längsverschieblich gelagert und mit ihren beiden axialen Enden durch Gehäuseöffnungen (5) geführt ist, und mit die Gehäuseöffnungen (5) umschließenden Balgdichtungen (7), die einerseits jeweils an einem Schubstangenende und andererseits an dem Gehäuse befestigt sind. Die Schubstange (4) ist in Gleitbuchsen (8) längsverschieblich gelagert, deren äußere Mantelfläche jeweils mit Lüftungsnuten (10) versehen sind, die einerseits zur Gehäuseöffnung (5) hin und anderseits zum Gehäuseinneren hin geöffnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lenkungsaktuator für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für eine Hinterachslenkung.
Aus DE 10 2018 124 905 A1 ist ein Lenkungsaktuator bekannt geworden, dessen Schubstange an einem Ende über eine Gleitlagerbuchse in einem Gehäuse längsverschieblich gelagert ist. Die unrunde Gleitlagerbuchse ist mit Federarmen und Verdrehsicherungsvorsprüngen versehen, um ein Verdrehen der Schubstange im Gehäuse zu verhindern. Die Schubstange ist beidseitig durch Gehäusedurchführungen durchgeführt. Außerhalb des Gehäuses sind die Gehäusedurchführungen mit durch Faltenbälge gebildete Balgdichtungen abgedichtet, die einerseits an dem Gehäuse und andererseits an Koppelstangen befestigt sind.
Unter axialer Verschiebung der angetriebenen Schubstange wird der eine Faltenbalg auseinandergezogen und der andere zusammengedrückt. Die von den Faltenbälgen umschlossenen Volumen ändern sich entsprechend. Es ist eine Aufgabe sicherzustellen, dass Luft in die Faltenbälge ein- und auströmen kann, um Druckänderungen im Faltenbalg zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Lenkungsaktuator gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckdienliche Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Lenkungsaktuator insbesondere einer Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug ist mit einem Gehäuse, und mit einer Schubstange versehen, die entlang einer Schubachse gegenüber dem Gehäuse längsverschieblich gelagert und mit ihren beiden axialen Enden durch Gehäuseöffnungen geführt ist. Die Gehäuseöffnungen können als zylindrische Bohrungen ausgeführt sein, die in dem Gehäuse eingerichtet sind. Vorzugsweise ist das Gehäuse aus einem Aluminiumdruckguss hergestellt; in diesem Fall können die Bohrungen bereits in der Gussform berücksichtigt werden.
Ferner sind Balgdichtungen vorgesehen, die die Gehäuseöffnungen umschließen und die einerseits jeweils an einem Schubstangenende und andererseits an dem Gehäuse befestigt sind. Diese Balgdichtungen können als an sich bekannte Faltenbalgdichtungen ausgeführt sein, jedenfalls in einer Weise, dass eine Abstandsänderung von dem einen Befestigungsende zu dem anderen Befestigungsende der Balgdichtung möglich ist. Diese Balgdichtungen verhindern unerwünschten Stoffeintrag in das Gehäuse durch die Gehäuseöffnungen hindurch.
Die Schubstange ist in Gleitbuchsen längsverschieblich gelagert, deren äußere Mantelfläche jeweils mit Lüftungsnuten versehen sind, die einerseits zur Gehäuseöffnung hin und anderseits zum Gehäuseinneren hin geöffnet sind.
Wenn infolge einer axialen Verschiebung der Schubstange gegenüber dem Gehäuse eine Volumenänderung im Inneren der Faltenbälge einsetzt, kann Luft aus dem Faltenbalg entweder herausgedrückt und über die Lüftungsnuten in das Gehäuseinnere des Aktuators entweichen, oder die Luft kann aus dem Gehäuse über die Lüftungsnuten in den Faltenbalg hinein angesaugt werden. Auf diese Weise wird ein Druckausgleich zwischen den Faltenbälgen auf zuverlässige Art und Weise unterstützt.
Die Gleitbuchsen können in zylindrische Bohrungen des Gehäuses eingesetzt und darin befestigt werden. Beispielsweise können die Gleitbuchsen eingepresst werden. Dadurch, dass die Lüftungsnuten an den Gleitbuchsen vorbereitet sind, können besondere Maßnahmen an dem Gehäuse entfallen. Gehäuseseitig ist es ausreichend, zylindrische Bohrungen oder Öffnungen bereitzustellen, in die die Gleitbuchsen eingesetzt werden können.
Die Lüftungsnuten begrenzen auf einfache Art und Weise mit ihrer Wandung gemeinsam mit einer vorzugsweise zylindrischen Gehäusewand der Gehäusedurchführung den Lüftungsquerschnitt. Die Anzahl der über den Umfang der Gleitbuchse verteilt angeordneten Lüftungsnuten kann an den erforderlichen Lüftungsquerschnitt angepasst werden, also an die erforderlichen Volumenströme zum Druckausgleich in den Faltenbälgen.
Die Längsnuten können gerade und achsparallel, oder spriralförmig gebogen oder schräg zur Längsachse angeordnet sein. Konstruktiv ermöglichen sie das Durchströmen von Gas.
Vorzugsweise kommunizieren die von den Balgdichtungen umhüllten Volumen über die Lüftungsnuten miteinander. Wenn aus dem einen Faltenbalg ein Luftvolumen verdrängt wird in das Gehäuse hinein, kann dieses Luftvolumen in den anderen Faltenbalg hinein befördert werden. Das in beiden Balgdichtungen eingeschlossene Gas wird über das Gehäuse und die bereitgestellten Lüftungsnuten hin und her bewegt.
Vorzugsweise sind die Gleitbuchsen als Metall-Polymer-Verbundgleitlager ausgeführt. Diese Gleitlagerbuchse weist jeweils eine Blechhülse auf, deren Außenumfang mit einer Vielzahl der über den Umfang verteilten und zu beiden Stirnseiten der Blechhülse geöffneten Lüftungsnuten versehen ist. Am Innenumfang ist die Blechhülse mit einem Gleitlagermaterial ausgekleidet. Die Schubstange gleitet entlang des Gleitlagermaterials.
Das Gleitlagermaterial weist vorzugsweise eine Einlaufschicht und eine zwischen der Blechhülse und der Einlaufschicht eingesetzte Gleitschicht aufweist. Wenn die Einlaufschicht während des Betriebs abgearbeitet ist, trägt die Gleitschicht und die Schubstange gleitet entlang der Gleitschicht.
Die Einlaufschicht kann ein Kunststoff-Verbundstoff mit PTFE sein. Zusatzstoffe können in dieser Einlaufschicht enthalten sein.
Die Gleitschicht ist vorzugsweise als poröse Zinn-Bronze-Gleitschicht ausgeführt, die auf den Umfang der Blechhülse aufgesintert ist.
Die Blechhülse ist in günstiger Weiterbildung aus einem in Ringform gebrachten Blechstreifen gebildet, dessen beide Streifenenden einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Wenn der mit dem Gleitlagermaterial beschichtete Blechstreifen zunächst in flacher Form vorliegt, können die Lüftungsnuten an seiner einen Mantelfläche eingeformt werden. Das Einformen kann beispielsweise durch Prägen oder Rollieren erfolgen. Anschließend kann der Blechstreifen abgelängt und zu einer Hülse mit den außen liegenden Lüftungsnuten gebogen werden, wobei die beiden Enden des Blechstreifens einander gegenüber liegend angeordnet sind. Diese so bereitgestellte Gleitlagerbuche kann in eine zylindrische Bohrung des Gehäuses eingesetzt werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt sechs Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Lenkungsaktuator im Längsschnitt,
2 einen Querschnitt durch den Lenkungsaktuator entlang der Linie II-II,
3 eine Ausschnittvergrößerung eines Einzelteils der 1 in perspektivischer Darstellung,
4 Ein Einzelteil der 1 in perspektivischer Darstellung,
5 ein Halbzeug zur Herstellung des in 4 gezeigten Einzelteils,
6 eine schematische Darstellung des in 4 gezeigten Einzelteils im Längsschnitt und
7 einen stark vergrößerten Ausschnitt der 6.

1 zeigt einen Lenkungsaktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges. Der Lenkungsaktuator weist ein Gehäuse 1 und einen angeflanschten Motor 2 auf, der über ein Getriebe 3 eine Schubstange 4 betätigt, die längsverschieblich in dem Gehäuse 1 gelagert ist. Das Getriebe 3 wandelt eine Rotation in eine Translation der Schubstange 4 um. Das an sich bekannte Getriebe 3 umfasst einen Riementrieb und einen Planetenwälzgewindetrieb.
Die Schubstange 4 ist mit ihren Enden durch Gehäuseöffnungen 5 durchgeführt. An beiden Enden der Schubstange 4 sind Gabelköpfe 6 befestigt. Nicht abgebildete Lenker werden einerseits an die Gabelköpfe 6 und andererseits an radlenkende Bauteile angeschlossen.
Balgdichtungen 7 umschließen die Gehäuseöffnungen 5 und sind einerseits gehäuseseitig und andererseits schubstangenseitig befestigt. Die Balgdichtungen 7 sind im Ausführungsbeispiel als Faltenbälge 16 ausgeführt. Sie verhindern unerwünschtes Eindringen von Fremdstoffen in den Lenkungsaktuator.
Die Schubstange 4 ist mittels mehrerer Gleitbuchsen 8 längsverschieblich in dem Gehäuse 1 gelagert. Jeweils zwei Gleitbuchsen 8 sind zu beiden Seiten des Planetenwälzgewindetriebes des Getriebes 3 angeordnet.
2 zeigt im Längsschnitt deutlich die Struktur der Gleitbuchse 8, die in eine Zylinderbohrung 9 des Gehäuses 1 eingesetzt ist. Die Gehäuseöffnung 5 weist die Zylinderbohrung 9 auf. Eine Wandung 17 der Zylinderbohrung 9 begrenzt einen Lüftungsquerschnitt 18 gemeinsam mit der die Lüftungsnut 10, also einen Leitungsquerschnitt, durch den Gas strömen kann.
Die Gleitbuchse 8 weist an ihrem Außenumfang mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Lüftungsnuten 10 auf, die zu beiden Stirnseiten der Gleitbuchse 8 geöffnet sind, also axial durchgängig an der Mantelfläche ausgebildet sind.
3 zeigt einen Ausschnitt des Gehäuses 1 im Bereich der Gehäuseöffnung 5 mit der deutlich erkennbaren glattzylindrischen Bohrung 9.
4 zeigt die Gleitbuchse 8, die einen axial durchgängigen Schlitz 11 aufweist. deutlich sind die Lüftungsnuten 10 an der äußeren Mantelfläche zu erkennen.
5 zeigt einen ebenen Blechstreifen 12, der zu der Gleitbuchse umgeformt wird, so dass Enden des Blechstreifens einander gegenüberliegend angeordnet sind und den Schlitz 11 begrenzen. Die Enden können auch aneinander anliegen, so dass der Schlitz entfällt.
Der Blechstreifen 12 ist an seiner einen Mantelfläche mit den Lüftungsnuten 10 versehen, die mithilfe eines nicht abgebildeten Umformwerkzeugs eingeformt wurden.
Die 6 und 7 zeigen schematisch den Aufbau der Gleitbuchse 8. Eine Blechhülse 13 ist am Außenumfang mit den Lüftungsnuten 10 versehen. Am Innenumfang ist die Blechhülse 13 beschichtet. Zunächst ist eine Zinn-Bronze-Gleitschicht 14 auf die Mantelfläche der Blechhülse 13 aufgetragen. Auf der Zinn-Bronze-Gleitschicht 14 ist eine Einlaufschicht 15 aufgetragen, die aus PTFE (Polytetrafluorethylen) mit Zusatzstoffen gebildet ist
Unter Betätigung der Schubstange 4 gleitet diese entlang der Gleitbuchsen 8, wobei einer der beiden Faltenbälge 16 zusammengedrückt und der andere auseinandergezogen wird. Unter dem Zusammendrücken wird das von dem Faltenbalg 16 umhüllte Volumen reduziert. Unter dem Auseinanderziehen wird das von dem Faltenbalg 16 umhüllte Volumen vergrößert. In beiden Fällen wird ein Druckausgleich sichergestellt: Gas aus dem sich verkleinernden Volumen des Faltenbalgs 16 wird über die Lüftungsnuten 10 in das Innere des Gehäuses 1 geleitet. Gas aus dem Inneren des Gehäuses 1 wird über die Lüftungsnuten 10 den anderen Faltenbalg 16 geleitet, dessen Volumen sich vergrößert. In diesem Sinn sind die beiden Faltenbälge 16 miteinander kommunizierend.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Motor
3: Getriebe
4: Schubstange
5: Gehäuseöffnung
6: Gabelkopf
7: Balgdichtung
8: Gleitbuchse
9: Zylinderbohrung
10: Lüftungsnut
11: Schlitz
12: Blechstreifen
13: Blechhülse
14: Gleitschicht
15: Einlaufschicht
16: Faltenbalg
17: Wandung
18: Lüftungsquerschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018124905 A1 [0002]

Claims

Lenkungsaktuator für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (1), und mit einer Schubstange (4), die entlang einer Schubachse gegenüber dem Gehäuse (1) längsverschieblich gelagert und mit ihren beiden axialen Enden durch Gehäuseöffnungen (5) geführt ist, und mit die Gehäuseöffnungen (5) umschließenden Balgdichtungen (7), die einerseits jeweils an einem Schubstangenende und andererseits an dem Gehäuse befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (4) in Gleitbuchsen (8) längsverschieblich gelagert ist, deren äußere Mantelfläche jeweils mit Lüftungsnuten (10) versehen sind, die einerseits zur Gehäuseöffnung (5) hin und anderseits zum Gehäuseinneren hin geöffnet sind.
Lenkungsaktuator nach Anspruch 1, dessen von den Balgdichtungen (7) umhüllten Volumen über die Lüftungsnuten (10) miteinander kommunizieren.
Lenkungsaktuator nach Anspruch 1 oder 2, dessen Gleitbuchsen (8) als Metall-Polymer-Verbundgleitlager ausgeführt sind, jeweils mit einer Blechhülse (13), deren Außenumfang mit einer Vielzahl der über den Umfang verteilten und zu beiden Stirnseiten der Blechhülse (13) geöffneten Lüftungsnuten (10) versehen ist, und dessen Innenumfang mit einem Gleitlagermaterial ausgekleidet ist.
Lenkungsaktuator nach Anspruch 3, dessen Gleitlagermaterial eine Einlaufschicht (15) und eine zwischen der Blechhülse (13) und der Einlaufschicht (15) eingesetzte Gleitschicht (14) aufweist.
Lenkungsaktuator nach Anspruch 4, dessen Einlaufschicht (15) ein Kunststoff-Verbundstoff mit PTFE ist.
Lenkungsaktuator nach Anspruch 4, dessen Gleitschicht (14) als poröse Zinn-Bronze-Gleitschicht ausgeführt ist, die auf den Umfang der Blechhülse (13) aufgesintert ist.
Lenkungsaktuator nach Anspruch 3, dessen Blechhülse (13) aus einem in Ringform gebrachten Blechstreifen (12) gebildet ist, dessen beide Streifenenden einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Lenkungsaktuator nach Anspruch 3, dessen Blechstreifen (12) an seiner einen Mantelfläche mit den eingeformten Lüftungsnuten (10) versehen ist.
Lenkungsaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dessen Gehäuseöffnungen (5) Zylinderbohrungen (9) aufweisen, in die die Gleitbuchsen (8) eingesetzt sind, deren Lüftungsnuten (10) gemeinsam mit einer Wandung (17) der Zylinderbohrung (9) einen Lüftungsquerschnitt (18) begrenzen.
Verfahren zum Herstellen der Gleitbuchsen des Lenkungsaktuators nach den Ansprüchen 1 und 3 und 7 und 8 nach den folgenden Schritten: • Ein Blechstreifen wird an seiner einen Mantelfläche mit dem Gleitlagermaterial beschichtet • An der anderen Mantelfläche des Blechstreifens werden die Längsnuten eingeformt. • Der Blechstreifen wird abgelängt und zu einem Ring mit den außen liegenden Lüftungsnuten gebogen, wobei die beiden Enden des Blechstreifens einander gegenüber liegend angeordnet sind.