-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Aktuators einer Steer-by-wire-Lenkung sowie einen Aktuator einer Steer-by-wire-Lenkung und eine Steer-by-wire-Lenkung nach den unabhängigen Patentansprüchen.
-
Es sind Steer-by-wire-Lenkungen bekannt, bei welchen Aktuatoren, auch Stellmotoren genannt, für Lenkungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Aus der
DE 10 2017 207 617 A1 ist ein Aktuator für eine Steer-by-wire-Lenkung eines Kraftfahrzeuges bekannt, umfassend ein Gehäuse, einen eine Spindel sowie eine Spindelmutter aufweisenden Spindelantrieb und ein Wälzlager, über welches die Spindelmutter drehbar gegenüber dem Gehäuse abgestützt und axial fixiert ist. Es ist vorgesehen, dass der Au-ßenring des Wälzlagers durch ein Spannelement in axialer Richtung mit dem Gehäuse verspannt ist. Das Wälzlager ist in einem Lagersitz innerhalb des Gehäuses radial unverschieblich angeordnet. Durch den Lagersitz ist die Position des Wälzlagers und damit der Spindelmutter im Gehäuse vorgegeben. Weitere Aktuatoren einer Steer-by-wire-Lenkung gehen aus der
DE 10 2014 206 934 A1 sowie der
DE 10 2013 107 827 A1 hervor.
-
Die an der Verlagerung der Spindel beteiligten Bauteile, wie Spindel, Spindelmutter und Lager sind in der Regel fluchtend in dem Gehäuse angeordnet. Mit anderen Worten weisen diese eine gemeinsame Längsachse auf. In Abhängigkeit von der Einbausituation und den vorherrschenden Kräften in dem Fahrwerk eines betreffenden Fahrzeuges kann es erforderlich sein, ein etwaiges Spiel der zueinander gelagerten Bauteile zu reduzieren, um eine verbesserte Laufruhe des Aktuators und insbesondere in dem Bewegungsgewinde des Spindelantriebs zu erhalten. Eine gesonderte Spielreduzierung bei der Herstellung der Bauteile kann hingegen kostenintensiv sein.
-
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung mit dem angegebenen Verfahren eine kostengünstige Möglichkeit, um eine verbesserte Laufruhe für einen Aktuator einer Steer-by-wire-Lenkung bzw. die Steer-by-wire-Lenkung selbst zu erzielen, wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
-
Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Montage eines Aktuators einer steer-by-wire-Lenkung. Dabei umfasst der Aktuator ein mehrteiliges Gehäuse, wobei in einem ersten Gehäuseteil nach einer Vormontage bereits verschiedene Bauteile angeordnet sind. In dem ersten Gehäuseteil sind zumindest eine Spindelmutter mit einem Innengewinde sowie eine Spindel mit einem Außengewinde angeordnet, wobei die Spindel mit ihrem Außengewinde mit dem Innengewinde der Spindelmutter in Eingriff ist. Spindelmutter und Spindel bilden ein Bewegungsgewinde aus. Bei der Vormontage wird die Spindelmutter mit einem Wälzlager bestückt, wobei das Wälzlager bevorzugt auf die Spindelmutter aufgepresst bzw. die Spindelmutter in das Wälzlager eingepresst wird. Dabei kann die Spindel mit ihrem ersten Ende mittels zumindest eines Gleitlagers, welches in dem ersten Gehäuseteil angeordnet ist, bevorzugt eingepresst ist, formschlüssig und axial verschiebbar gelagert werden. Wie aus dem vorgenannten Stand der Technik
DE 10 2017 207 617 A1 bekannt, wird das Wälzlager gegenüber dem Gehäuse mittels eines Spannelementes seiner Position fixiert. Dadurch kann letztlich die Spindelmutter ebenfalls hinsichtlich ihrer axialen und radialen Position gegenüber dem Gehäuse fixiert werden. Die Lösung gemäß dem vorgenannten Stand der Technik erlaubt jedoch nur eine eindeutige Position des Wälzlagers und somit der Spindelmutter, welche aufgrund des Lagersitzes vorgegeben ist. Gemäß der Erfindung ist der Lagersitz vorliegend so ausgebildet, dass in Konstruktionslage der Lagersitz größer als der Außenumfang des Wälzlagers bemessen ist. Es ist somit während der Montage eine Veränderung bzw. Korrektur der Position des Wälzlagers und somit der Spindelmutter gegenüber dem Gehäuse möglich. Aus diesem Grunde wird das Wälzlager in dem ersten Gehäuseteil bei der Vormontage lediglich vorgehalten. Mit anderen Worten wird das Wälzlager zusammen mit der Spindelmutter und der im Eingriff befindlichen Spindel in das erste Gehäuseteil eingesetzt. Dabei wird das Wälzlager in dem Lagersitz positioniert und mittels eines Spannelementes, welches in Form eines offenen Deckels ausgebildet sein kann, in dem ersten Gehäuseteil provisorisch fixiert. Die später zum tatsächlichen Verspannen verwendeten Schrauben werden dabei relativ leicht eingeschraubt bzw. noch nicht fest verschraubt.
-
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Steer-by-wire-Lenkungen sind in den üblicherweise verwendeten Aktuatoren die Spindel und die Spindelmutter konzentrisch angeordnet, so dass deren Längsachsen fluchten oder mit anderen Worten deren Längsachsen aufeinander liegen. Die Spindelmutter umgreift dabei die Spindel konzentrisch und zwischen den Flanken der Gewindepartner besteht ein Spiel. Die Lage der Spindelmutter ist in der Regel vorgegeben durch die Lage des Wälzlagers in dem Gehäuse des Aktuators, in welches die Spindelmutter eingepresst ist. Dadurch bedingt liegen die Längsachsen des Wälzlagers und der Spindelmutter aufeinander. Das Wälzlager liegt mit seinem Außenring an einer ebenen Lagerfläche in dem ersten Gehäuseteil an. Die Lagerfläche ist somit orthogonal zur gemeinsamen Längsachse von Spindelmutter und Wälzlager. Die Lage der Spindel wiederum ist durch deren Lagerung gegenüber dem Gehäuse des Aktuators vorgegeben. In Konstruktionslage sind die vorgenannten Lager in Bezug auf das Gehäuse bei einer fluchtenden Anordnung derart angeordnet, dass die Längsachsen der Lager der Spindelmutter und auch der Spindel aufeinanderliegen. Durch die Führung der Lager liegen somit die Längsachsen der Spindelmutter und der Spindel ebenfalls aufeinander. Die Anlagefläche des Wälzlagers ist in der vorgenannten Konstruktionslage somit orthogonal zur Längsachse der Spindel bzw. zur Längsachse des zumindest einen Lagers der Spindel.
-
Zur Verbesserung der Laufruhe werden folgende Schritte vorgeschlagen, welche eine Veränderung der Lage der Längsachsen der Gleitlager und der Spindel und Spindelmutter bewirken. Mit den aufgeführten Montageschritten lässt sich die Verbesserung der Laufruhe auf einfache Weise herbeiführen.
-
In einem ersten Schritt wird das dem ersten Ende der Spindel gegenüber liegende weitere Ende mittels einer Haltevorrichtung in eine Position gegenüber dem ersten Gehäuseteil gehalten. Die Haltevorrichtung ist gegenüber dem ersten Gehäuseteil starr fixiert und bildet quasi simuliert ein Gleitlager für ein weiteres Gleitlager aus, welches nach der Endmontage in einem weiteren Gehäuseteil ausgebildet, bevorzugt als Lagerbuchse in das weitere Gehäuseteil eingepresst ist. Dabei ist die Haltevorrichtung bzw. das simulierte Gleitlager exakt an der Position des späteren weiteren Gleitlagers, welche durch die Konstruktionslage vorgesehen ist. Die Längsachse des Gleitlagers in dem ersten Gehäuseteil liegt auf der Längsachse des Lagersitzes der Haltevorrichtung. Die Spindel ist somit mittels des Gleitlagers in dem ersten Gehäuseteil und des weiteren Gleitlagers in der Haltevorrichtung in Konstruktionslage gleitbeweglich gelagert. Dabei ist die Spindel konzentrisch zu den Gleitlagern angeordnet.
-
In einem weiteren Schritt wird die Spindel mit einer Radialkraft beaufschlagt. Die Radialkraft wirkt bevorzugt orthogonal zur Spindel. Dieses führt zu einer radialen Verlagerung der Spindel gegenüber dem ersten Gehäuseteil und somit auch gegenüber der Haltevorrichtung. Anders ausgedrückt ist nach der radialen Verlagerung die Längsachse der Spindel parallel und beabstandet zu der Längsachse, welche durch die Gleitlager verläuft. Bevorzugt wird die Spindel zumindest so lange mit der Radialkraft beaufschlagt, bis ein etwaiges Spiel zwischen Spindel und dem ersten bzw. dem weiteren Gleitlager auf ein Minimum soweit reduziert wurde, dass kein Spiel mehr zwischen Spindel und den Gleitlagern vorhanden ist. In einem weiteren Schritt wird die Spindelmutter ebenfalls mit der Radialkraft beaufschlagt. Dieses führt zu einer Verschiebung der Spindelmutter in die gleiche Richtung, in welche die Spindel zuvor verschoben wurde. Hierbei kommt es zu einer parallelen Verschiebung der Längsachse der Spindelmutter gegenüber der Längsachse der Spindel. Die Spindelmutter umgreift somit die Spindel nicht mehr konzentrisch, sondern das Innengewinde der Spindelmutter nähert sich in einer Richtung, welche gleich mit der Richtung der Radialkraft ist, an das Gewinde der Spindel an. Es kommt somit einseitig zu einer Annäherung der Flanken des Innengewindes der Spindelmutter an die Flanken des Außengewindes der Spindel. Das Aufbringen der Radialkraft erfolgt gleichmäßig und bevorzugt kraft- und/oder Weg begrenzt. Mittels der Kraft- und/oder Wegbegrenzung kann der Grad der parallelen Verschiebung eingestellt werden. Mit anderen Worten kann die Annäherung der Spindelmutter an die Spindel begrenzt werden, um eine zu starke Flächenpressung der Flanken des Innengewindes der Spindelmutter mit den Flanken des Außengewindes der Spindel zu vermeiden.
-
In einem weiteren Schritt wird das Spannelement gegenüber dem ersten Gehäuseteil fixiert. Das Fixieren des Spannelementes erfolgt bevorzugt kraft- und/oder formschlüssig, bevorzugt mittels mehrerer Schrauben. Dabei lässt sich mittels des Anzugsmoments der Schrauben die Vorspannung auf das Lager gegenüber dem ersten Gehäuseteil mittels des Spannelementes einstellen. Die Schrauben wirken dabei mit jeweiligen Innengewinden im ersten Gehäuseteil zusammen. Dadurch ist die Spindelmutter ortsfest gegenüber dem ersten Gehäuseteil angeordnet. Das reduzierte bzw. minimierte Spiel zwischen der Spindel und den Gleitlagern sowie zwischen der Spindelmutter und der Spindel wird durch die Verspannung beibehalten. Gegebenenfalls können nach diesem Schritt weitere Bauteile, wie zum Beispiel ein Zugmittel, bevorzugt ein Zahnriemen oder auch Sensoren etc., mit dem ersten Gehäuseteil montiert bzw. mit der Spindelmutter gekoppelt werden. In einem weiteren Schritt kann die Haltevorrichtung entfernt werden, wobei die Position von Wälzlager respektive Spindelmutter sowie Spindel gegenüber dem ersten Gehäuseteil aufgrund der Fixierung mittels des Spannelements beibehalten wird. In einem weiteren Schritt kann ein weiteres Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil verbunden werden, sodass das Gehäuse geschlossen wird, wenn es sich um ein zweiteiliges Gehäuse handelt. Dieses weitere Gehäuseteil nimmt die Spindel gleitbeweglich in dem dort vorhandenen Gleitlager auf. Da sich das Gleitlager an derselben Stelle wie das mittels der Haltevorrichtung zuvor simulierte Gleitlager befindet, ändert sich an dem reduzierten bzw. minimierten Spiel nichts.
-
Zur Verbesserung der Laufruhe in dem Spindelantrieb des Aktuators hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass eine von einer fluchtenden Anordnung abweichende Anordnung der Spindel zur Spindelmutter zu einer Verbesserung der Laufruhe führt. Die Verbesserung lässt sich in vorteilhafter Weise dadurch erreichen, dass die Gewinde von Spindelmutter und Spindel nicht konzentrisch zueinander jedoch parallel zueinander angenähert angeordnet sind. Insgesamt betrachtet lässt sich die Verbesserung durch eine Spielminimierung innerhalb des Gewindes und auch bezüglich der Gleitlagerung der Spindel gegenüber dem Gehäuse bewerkstelligen. Die Spielminimierung innerhalb des Gewindes lässt sich offensichtlich durch die partielle Annäherung des Innengewindes der Spindelmutter an das Außengewinde der Spindel erreichen. Ein Verkanten der Gewindeflanken des Innengewindes der Spindelmutter und der Flanken des Außengewindes der Spindel wird durch die Spielreduzierung deutlich reduziert bzw. vermieden.
-
Wie oben bereits gesagt, ist die Spindel mittels zumindest eines Gleitlagers, vorzugsweise ausgebildet als eine Lagerbuchse, zumindest mittelbar in dem Gehäuse gelagert, wobei das Buchsenlager in das jeweilige Gehäuseteil während der Vormontage eingepresst wurde. Bevorzugt weist das Gleitlager eine zylindrische, bevorzugt glattzylindrische Innenwandung auf. Die Lagerbuchse ist bevorzugt aus einem Werkstoff wie Kunststoff oder Messing oder einer Kombination hieraus ausgebildet.
-
Bevorzugt weist die Spindel in ihrem axialen Überdeckungsbereich mit dem Gleitlager eine glattzylindrische Außenwandung als Lagerfläche auf. Der Überdeckungsbereich ist mit anderen Worten ein glattzylindrischer Abschnitt und ist bevorzugt endseitig der Spindel ausgebildet. Im Schritt des Haltens der Spindel mittels der Haltevorrichtung wird der glattzylindrische Abschnitt der Spindel von der Haltevorrichtung umgriffen. Diese Ausführung erlaubt eine vorteilhafte Positionierung der Spindel im Schritt des Haltens in der Haltevorrichtung, welche der Konstruktionslage entspricht. Mit Blick auf die verfahrensgemäße und beabsichtigte Spielminimierung schafft diese Positionierung eine vorteilhafte Ausgangslage.
-
Ist es erforderlich die Spindel zu verlängern, so kann dieses mittels einer Lagerhülse vorgenommen werden, welche mit dem Ende der Spindel bevorzugt form- und/oder kraftschlüssig verbunden wird. Das Ende der Spindel wird bevorzugt in die Lagerhülse eingeschraubt und gegebenenfalls mit einer Schraubensicherung zusätzlich gegen Lösen abgesichert. In dem Überdeckungsbereich mit dem gehäuseseitigen Gleitlager weist die zumindest eine Lagerhülse bevorzugt ebenfalls einen zylindrischen, vorzugsweise glatt zylindrischen Abschnitt auf.
-
In einem weiteren Montageschritt wird die Radialkraft zur Verschiebung der Spindel und/oder der Spindelmutter in Abhängigkeit der beabsichtigten Verschiebung auf eine Maximalkraft begrenzt. Dadurch wird erreicht, dass die gegeneinander verschobenen Bauteile wie die Spindel und die Gleitlager zu stark belastet werden, sodass diese Schaden nehmen könnten. Des Weiteren wird verhindert, dass die Gewindeflanken des Innengewindes der Spindelmutter sich über ein sinnvolles Maß an die Flanken des Außengewindes der Spindel annähern. Dieses könnte ansonsten zu einem Klemmen des Bewegungsgewindes der miteinander in Eingriff befindlichen Gewinde führen. Die Radialkraft liegt bevorzugt in einem Bereich von 150 bis 200 N, beträgt vorzugsweise 160 bis 190 N, höchst vorzugsweise 175 bis 185 N. Es hat sich gezeigt, dass die beabsichtigte Verschiebung der Spindel gegenüber den Gleitlagern und der Spindelmutter gegenüber der Spindel bei diesen Kräften am erfolgversprechendsten ist und die beabsichtigte Wirkung sich am besten erreichen lässt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei dem Verfahren zur Montage des Aktuators die Radialkraft mittels einer weiteren Vorrichtung aufgebracht. Die Vorrichtung ist zumindest mittelbar gegenüber dem Gehäuse abgestützt. Die Vorrichtung weist zur besseren Kraftübertragung eine Aufnahme in Form zum Beispiel eines Halbrunds auf, um die Spindel und/oder die Spindelmutter und/oder die Lagerhülse formschlüssig, bevorzugt spielfrei, und zumindest teilweise zu umgreifen. Bevorzugt wird die Radialkraft zunächst auf die Spindel aufgebracht bis das Spiel gegenüber den Gleitlagern minimiert ist. Anschließend wird die Radialkraft weiterhin auf die Spindel und zusätzlich auf die Spindelmutter aufgebracht. Hierzu kann die weitere Vorrichtung als ein gebogenes Stützelement ausgebildet sein oder zusätzlich zur Kraftübertragung ein solches Stützelement aufweisen. Die Vorrichtung ist in dem Fall so ausgestaltet, dass bei Annäherung an die Spindel respektive die Spindelmutter zunächst die Spindel kraftbeaufschlagt wird und nach einem weiteren Verfahrweg das Stützelement sich ebenfalls an die Spindelmutter anlegt, um schließlich die Radialkraft auch auf die Spindelmutter aufzubringen. Gegebenenfalls ist das Stützelement mit der Vorrichtung beweglich verbunden.
-
Bevorzugt sind das erste Gehäuseteil und die Haltevorrichtung während der Verschiebung der Spindel gegenüber den Gleitlagern bzw. der Haltevorrichtung sowie der Spindelmutter gegenüber der Spindel bzw. dem Gehäuse spielfrei zueinander fixiert. Im Rahmen der Vormontage kann hierzu die Haltevorrichtung formschlüssig und spielfrei mit dem ersten Gehäuseteil lösbar gekoppelt werden. Hierzu eignen sich beispielsweise Passstifte, welche in Bohrungen sowohl des ersten Gehäuseteils als auch der Haltevorrichtung eingreifen. Auf diese Weise kann kostengünstig und automatisiert in einer Montagestraße die Haltevorrichtung mit dem ersten Gehäuseteil gekoppelt und nach erfolgter Spielminimierung und Fixierung des Wälzlagers respektive der Spindelmutter mit dem Spannelement entkoppelt werden. Alternativ können das erste Gehäuseteil und die Haltevorrichtung auf ein und demselben Montagetisch spielfrei zueinander montiert werden. Dieser Montageschritt ist wichtig, weil ansonsten ein etwaiges Spiel zwischen dem ersten Gehäuseteil und der Haltevorrichtung sich nachteilig für die gewünschte Spielminimierung und somit ebenfalls nachteilig für die beabsichtigte Verbesserung der Laufruhe auswirken kann.
-
Wie oben gesagt bewirkt das Aufbringen der Radialkraft eine Verschiebung des Wälzlagers und somit der Spindelmutter gegenüber dem Gehäuse. Damit dieses möglich ist, darf sich das Spannelement, wie oben gezeigt, lediglich in einer Vormontageposition gegenüber dem ersten Gehäuseteil befinden bzw. nur lose vormontiert mit dem ersten Gehäuseteil sein. Eine Relativbewegung des Spannelements gegenüber dem ersten Gehäuseteil muss bei diesem Schritt möglich sein. Um die Relativbewegung zu steuern und vorzugsweise parallel zur Richtung der Radialkraft vorzunehmen, ist das Spannelement bevorzugt mit Bohrungen in Form von Langlöchern ausgebildet. Die geraden Flanken der Langlöcher stützen sich an den vormontierten Schrauben ab, mit welchen das Spannelement gegenüber dem ersten Gehäuseteil verschraubt bzw. das Wälzlager gegenüber dem ersten Gehäuseteil verspannt wird. Alternativ können an der Außenkontur des Spannelements gerade Flanken ausgebildet sein, welche sich an geraden Absätzen innerhalb des ersten Gehäuseteils abstützen. Diese Maßnahmen können eine Zwangsführung für das Spannelement respektive das Wälzlager für das beabsichtigte Verschieben von Spindel und Spindelmutter ermöglichen.
-
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Aktuator einer Steer-by-wire-Lenkung hergestellt nach einem Verfahren gemäß der vorgenannten Schritte bzw. Ausführungen. Des Weiteren ist es Teil der Erfindung, eine Steer-by-wire-Lenkung mit einem solchen Aktuator auszubilden. Dabei ist die Steer-by-wire-Lenkung bevorzugt als eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs ausgeführt.
-
Bei einer Steer-by-wire-Lenkung handelt es sich um eine mechanisch entkoppelte Lenkvorrichtung. Die Steer-by-wire-Lenkung wird mittels Stellsignalen angesteuert, welche beispielsweise basierend auf den Eingaben eines Fahrers (Fahrerwunsch, eingegeben mittels einer Lenkhandhabe wie zum Beispiel einem Lenkrad) und/oder den Berechnungen eines Steuergerätes ausgeführt werden. Steer-by-wire-Lenkungen können an allen Achsen eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Wird zusätzlich zur Vorderachslenkung eine Hinterachslenkung eingesetzt, so ergeben sich für das Fahren und Rangieren des Fahrzeuges Vorteile. Bei Fahrten mit einer Geschwindigkeit von etwa über 50 km/h kann die Fahrstabilität zum Beispiel bei einem Überholvorgang verbessert werden, wenn die Hinterachslenkung gleichsinnig zur Vorderachslenkung gestellt wird. Bei niedrigen Geschwindigkeiten von zum Beispiel unter 50 km/h kann die Agilität des Fahrzeuges verbessert werden. Durch eine gegensinnige Lenkbewegung der Räder an der Hinterachse zur Vorderachse lässt sich der Wendekreis eines Fahrzeuges deutlich verringern. Auch kann durch die zusätzliche Lenkung an der Hinterachse z.B. eine Verbesserung bei einem Parkiervorgang bewerkstelligt werden. In Bezug auf das autonome Fahren ist es von Vorteil, wenn sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterachse eine Steer-by-wire-Lenkung eingesetzt wird. Eine vorberechnete Fahrtstrecke, auch Trajektorie genannt, kann mit dem Fahrzeug mittels einer Steer-by-wire-Lenkung an der Vorder- und der Hinterachse gefahren werden, wobei die genannten Lenkungen die notwendigen Radlenkwinkel jeweils einstellen.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen Aktuator nach dem bekannten Stand der Technik,
- 2 eine Detailansicht des Aktuators nach 1
- 3 eine schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Aktuators einer Steer-by-wire-Lenkung
-
1 zeigt einen Aktuator 1 einer Steer-by-wire-Lenkung ausgebildet als Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse 2, welches fahrzeugseitig befestigt ist (Fahrzeug nicht dargestellt). Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Spindelantrieb 3 angeordnet, welcher eine in Drehrichtung antreibbare, mit der Spindel 4 in Eingriff stehende Spindelmutter 5 aufweist. Durch Drehung der Spindelmutter 5 ist die Spindel 4 axial in die eine oder andere Richtung verschiebbar. Die Spindelmutter 5 ist über einen Zugmitteltrieb 6, bevorzugt ein Zahnriementrieb, von einem Elektromotor 7 in Drehrichtung antreibbar, über ein Wälzlager 8 drehbar im Gehäuse 2 ortsfest abgestützt und in beiden axialen Richtungen fixiert. Die Spindel 4 ist an beiden Enden mit gehäuseseitig geführten Lagerhülsen 9, 10 verbunden, die ihrerseits mit außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Gelenkzapfen 11, 12 verbunden sind. Der Aktuator 1 ist als so genannter Zentralsteller ausgebildet, d. h. er ist z.B. mittig im Fahrzeug angeordnet und wirkt zumindest mittelbar über (nicht dargestellte) Radträger gleichzeitig auf die beiden Hinterräder zu deren Lenkung und Radführung.
-
2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen teilweise dargestellten Aktuator 21 mit einem Spindelantrieb 23, welcher eine Spindel 24 und eine Spindelmutter 25 umfasst. Die Spindelmutter 25 wird über ein Zugmittel 26 in Drehrichtung angetrieben und ist über ein hier als Rillenkugellager ausgebildetes Wälzlager 28 gegenüber dem Gehäuse 22 gelagert. Das Wälzlager 28 weist einen Außenring 28a und einen Innenring 28b auf, wobei letzterer auf der Spindelmutter 25 angeordnet und axial spielfrei fixiert ist. Das Gehäuse 22, welches vorzugsweise aus einem Aluminiumwerkstoff besteht, weist einen Absatz 33 (Gehäusebohrung 33) auf, der nach innen durch einen ersten axialen Anschlag 22a begrenzt ist. Koaxial zu der Gehäusebohrung 33 ist ein kreisringförmiges Spannelement 34 mit einer Bohrung 34b (Loch 34b) angeordnet und mittels Schrauben 35 mit dem Gehäuse 22 verspannt, wobei nicht dargestellte Gewindelöcher im Gehäuse 22 als Sacklöcher ausgebildet und damit nach außen abgedichtet sind. Das Spannelement 34 weist einen zweiten axialen Anschlag 34a auf. Der Außenring 28a des Wälzlagers 28 ist sowohl in der Gehäusebohrung 33 als auch in der Bohrung 34b aufgenommen und zwischen dem ersten axialen Anschlag 22a und dem zweiten axialen Anschlag 34a eingespannt, wobei die Vorspannung über die Schrauben 35, die in die gehäuseseitigen Sacklöcher eingeschraubt sind, eingestellt wird. Die Vorspannung, die auf den Außenring 28a wirkt, ist so bemessen, dass sich auch bei höheren, während des Betriebes des Aktuators 21 auftretenden Temperaturen keine Lockerung einstellt und kein radiales oder axiales Spiel auftritt. Die Spindelmutter 25 wird somit in ihrer Position gehalten.
-
3 zeigt im Detail in einer schematischen Darstellung einen Aktuator 121 in einer teilweise geschnittenen Darstellung. Links gezeigt ist ein erstes Gehäuseteil 122 in welchem ein Gleitlager 114 eingepresst ist. Eine Spindel 124 ist innerhalb des ersten Gehäuseteils 122 mit ihrem ersten Ende 124a in dem Gleitlager 114 gleitbeweglich aufgenommen. Das rechte weitere Ende 124b der Spindel 124 ist kraft- und formschlüssig mit einer Lagerhülse 109 verbunden. Anstatt eines glattzylindrischen Teils der Spindel ist mittels dieser Lagerhülse 109 das weitere Ende 124b der Spindel 124 mittelbar in einem Gleitlager 113 gleitbeweglich aufgenommen. Das Gleitlager 113 ist spielfrei von einer Haltevorrichtung 155 umgriffen. Sowohl das erste Gehäuseteil 122 als auch die Haltevorrichtung 155 sind gleichermaßen gegenüber einem Montagetisch 160 ortsfest und spielfrei abgestützt. Dargestellt ist ein Stadium der Montage nach der verfahrensgemäßen Spielminimierung, wie oben bereits beschrieben. Eine Spindelmutter 125 umgreift die Spindel 124 und ist mit ihrem Innengewinde in Eingriff mit dem Außengewinde der Spindel 124. Ein Drehantrieb der Spindelmutter 125 ist angedeutet durch ein Zugmittel 126, welcher als Zahnriemen ausgebildet ist. Die Spindelmutter 125 ist in ein Lager in Form eines Wälzlagers 128 eingepresst. Eine Kraft FR stützt sich ebenfalls an demselben Montagetisch 160 ab und wirkt auf eine Vorrichtung 150, welche einen ersten Schenkel 151 und einen zweiten Schenkel 152 aufweist. Über den Schenkel 151 wirkt die Kraft FR auf die Spindel 124 und bewirkt, dass die Spindel 124 bzw. die Lagerhülse 109 in Richtung der Radialkraft FR gegen die Gleitlager 113, 114 gedrückt wird. Dadurch wird die Spindel 124 aus der Konstruktionslage parallel verschoben und kommt mit ihrer Längsachse s` in die gezeigte Position. Hiernach wirkt der weitere Schenkel 152 der Vorrichtung 150 auf die Spindelmutter 125 und bewirkt ebenfalls eine parallele Verschiebung der Spindelmutter 125, sodass deren Längsachse m` ebenfalls parallel aus ihrer Konstruktionslage verschoben wird. Es wird dabei zunächst die Spindel 124 parallel verschoben bis diese zur Anlage mit den Gleitlagern 113, 114 gelangt und nicht weiter parallel verschoben werden kann. Die Kraft FR wirkt jedoch weiter und bewirkt somit die parallele Verschiebung der Spindelmutter 125. Die Längsachsen m` und s` liegen nach der Verschiebung der Spindel 124 und der Spindelmutter 125 nicht aufeinander sondern sind parallel zueinander beabstandet. Durch die Begrenzung der Kraft FR und/oder eine Wegbegrenzung bei Aufbringen der Kraft wird die Verschiebung der Spindelmutter 125 gegenüber der Spindel 124 derart gesteuert, dass ein beabsichtigtes Spiel zwischen den Flanken des Innengewindes der Spindelmutter 125 und den Flanken des Außengewindes der Spindel 124 verbleibt. Es wird so sichergestellt, dass es nicht zu einer unerwünschten Flächenpressung der Flanken kommt. Das Wälzlager 128 und somit die Spindelmutter 125 wird axial durch ein Spannelement 134 in Position gegenüber dem ersten Gehäuseteil 122 in einem Absatz 133 gehalten. Nach Einsetzen der Kraft- und/oder Wegbegrenzung wird das Spannelement 134 gegenüber dem Gehäuse 122 mittels Schrauben 135 verspannt und in dieser endmontierten Position fixiert. Diese Position ist in 3 gezeigt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Haltevorrichtung 155 entfernt und ein weiteres Gehäuseteil 122w über die Lagerhülse 109 bzw. die Spindel 124 und hiernach über die Spindelmutter 125 gestülpt und das Gehäuse geschlossen. Zuvor wird ggfs. das Zugmittel 126 gespannt. Das weitere Gehäuseteil 122w ist lediglich schematisch dargestellt. Es beinhaltet eine nicht näher dargestellte Aufnahme für das Gleitlager 113, wobei die Aufnahme hinsichtlich ihrer Position der vorherigen Aufnahme durch die Haltevorrichtung 155 entspricht. Es können gegebenenfalls weitere Montageschritte erfolgen, wie zum Beispiel die Bestückung des Aktuators 121 mit einer Signal- und/oder Stromversorgung. In der dargestellten Art und Weise kann vorteilhaft und kostengünstig eine Spielminimierung vorgenommen werden, welche sich auf die Laufruhe des Aktuators 121 im späteren Betrieb positiv auswirkt.
-
Die beanspruchte oder gezeigte Reihenfolge der Montageschritte schließt nicht aus, dass eine andere Reihenfolge der dargestellten Schritte angewendet werden kann, welche ebenfalls zu einer verbesserten Laufruhe führt. Die Erfindung ist jedenfalls nicht auf die beanspruchte oder gezeigte Reihenfolge beschränkt.
-
Bezugszeichen
-
- 1
- Aktuator
- 2
- Gehäuse
- 3
- Spindelantrieb
- 4
- Spindel
- 5
- Spindelmutter
- 6
- Zugmitteltrieb
- 7
- Elektromotor
- 8
- Wälzlager
- 9
- Lagerhülse
- 10
- Lagerhülse
- 11
- Gelenkzapfen
- 12
- Gelenkzapfen
- 13
- Gleitlager
- 14
- Gleitlager
- 21
- Aktuator
- 22
- Gehäuse
- 22a
- axialer Anschlag
- 23
- Spindelantrieb
- 24
- Spindel
- 25
- Spindelmutter
- 26
- Zugmittel
- 28
- Wälzlager
- 28a
- Außenring
- 28b
- Innenring
- 33
- Gehäusebohrung, Absatz
- 34
- Spannelement
- 34a
- zweiter axialer Anschlag
- 34b
- Bohrung, Loch
- 35
- Schraube
- 109
- Lagerhülse
- 113
- Gleitlager
- 114
- Gleitlager
- 121
- Aktuator
- 122
- erstes Gehäuseteil
- 122w
- weiteres Gehäuseteil
- 123
- Spindelantrieb
- 124
- Spindel
- 124a
- erstes Ende
- 124b
- weiteres Ende
- 125
- Spindelmutter
- 126
- Zugmittel
- 128
- Wälzlager
- 133
- Absatz
- 134
- Spannelement
- 135
- Schrauben
- 150
- Vorrichtung
- 151
- Schenkel
- 152
- Schenkel
- 155
- Haltevorrichtung
- 160
- Montagetisch
- s
- Längsachse
- s'
- Längsachse
- m
- Längsachse
- m'
- Längsachse
- FR
- Radialkraft
-
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 102017207617 A1 [0002, 0005]
- DE 102014206934 A1 [0002]
- DE 102013107827 A1 [0002]
