DE102023104149A1

DE102023104149A1 - Steering actuator

Info

Publication number: DE102023104149A1
Application number: DE102023104149.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Doemer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-02-20
Filing date: 2023-02-20
Publication date: 2024-08-22

Abstract

Lenkungsaktuator (2) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (6), und mit einer in dem Gehäuse (6) mittels Gleitbuchsen (23) längsverschieblich gelagerten Schubstange (9), die mit ihren beiden Enden Gehäuseöffnungen (25) des Gehäuses (6) durchdringt, und mit Faltenbälgen (19, 20), die einerseits schubstangenseitig und andererseits gehäuseseitig gehaltert sind und die Enden der Schubstange (9) umschließen, und mit Belüftungskanälen (21), die von den Faltenbälgen (19, 20) umhüllte Gasvolumen miteinander verbinden. Geschlitzte Gleitbuchsen (23) zur Lagerung der Schubstange (9) sind in die Gehäuseöffnungen (25) eingesetzt. Jede Gleitbuchse (23) bildet mit ihren umfangsseitig einander gegenüberliegenden Schlitzseiten (28) einen axial durchgängigen Schlitz (26), der den Belüftungskanal (21) begrenzt.Steering actuator (2) for a motor vehicle, with a housing (6), and with a push rod (9) which is mounted in the housing (6) by means of sliding bushes (23) so as to be longitudinally displaceable, the two ends of which penetrate housing openings (25) in the housing (6), and with bellows (19, 20) which are held on the one hand on the push rod side and on the other hand on the housing side and enclose the ends of the push rod (9), and with ventilation channels (21) which connect gas volumes enclosed by the bellows (19, 20) to one another. Slotted sliding bushes (23) for mounting the push rod (9) are inserted into the housing openings (25). Each sliding bush (23) forms, with its slot sides (28) which are opposite one another on the circumference, an axially continuous slot (26) which delimits the ventilation channel (21).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lenkungsaktuator für ein Kraftfahrzeug. Derartige Aktuatoren werden zur Lenkung der Räder der Vorderachse und / oder der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges eingesetzt.The present invention relates to a steering actuator for a motor vehicle. Such actuators are used to steer the wheels of the front axle and/or the rear axle of a motor vehicle.

Aus DE 10 2019 108 235 A1 ist ein Lenkungsaktuator für ein Kraftfahrzeug bekannt geworden mit einem Gehäuse, und mit einer in dem Gehäuse längsverschieblich gelagerten Schubstange, die mit ihren beiden Enden Gehäuseöffnungen des Gehäuses durchdringt, und mit Faltenbälgen, die einerseits schubstangenseitig und andererseits gehäuseseitig gehaltert sind und die Enden der Schubstange umschließen, und mit Belüftungskanälen, die von den Faltenbälgen umhüllte Gasvolumen miteinander verbinden. An beiden Enden des Gehäuses sitzen Gleitbuchsen in Lagersitzen des Gehäuses, die für eine leichtgängige axiale Verschiebbarkeit der Schubstange sorgen. Am Innenumfang der Gleitbuchsen sind über den Umfang verteilt angeordnete Nuten eingebracht. Diese Nuten bilden die erwähnten Belüftungskanäle.Out of EN 10 2019 108 235 A1 A steering actuator for a motor vehicle has become known with a housing and with a push rod mounted in the housing so that it can be moved longitudinally, with both ends of which penetrate housing openings in the housing, and with bellows which are held on the push rod side on the one hand and on the housing side on the other and enclose the ends of the push rod, and with ventilation channels which connect gas volumes enclosed by the bellows to one another. At both ends of the housing, sliding bushes are located in bearing seats in the housing, which ensure that the push rod can be moved axially without any problems. Grooves are arranged on the inner circumference of the sliding bushes and distributed over the circumference. These grooves form the ventilation channels mentioned.

Um den nötigen Volumenstrom durch diese Belüftungskanäle zu ermöglichen sind eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Nuten erforderlich. Der Gesamtquerschnitt dieser Nuten muss ausreichend groß sein, um Strömungswiderstände für einen Druckausgleich zwischen den Faltenbälgen zu reduzieren, wenn die Schubstange hin und her bewegt wird.In order to enable the necessary volume flow through these ventilation channels, a large number of grooves distributed around the circumference are required. The total cross-section of these grooves must be large enough to reduce flow resistance for pressure equalization between the bellows when the push rod is moved back and forth.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Lenkungsaktuator nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der auf einfache Art und Weise einen einwandfreien Druckausgleich zwischen den Faltenbälgen ermöglicht.The object of the present invention was to provide a steering actuator according to the features of the preamble of claim 1, which enables a perfect pressure equalization between the bellows in a simple manner.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Lenkungsaktuator gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckdienliche Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. According to the invention, this object is achieved by the steering actuator according to claim 1. Useful further developments are specified in the subclaims.

Der Lenkungsaktuator für ein Kraftfahrzeug ist mit einem Gehäuse, und mit einer in dem Gehäuse längsverschieblich gelagerten Schubstange versehen. Die Schubstange durchdringt mit ihren beiden Enden Gehäuseöffnungen des Gehäuses. An den Enden der Schubstange können Gabelköpfe oder andere Lenker befestigt sein, die über Koppelteile die Fahrzeugräder anlenken.The steering actuator for a motor vehicle is provided with a housing and a push rod mounted in the housing so that it can be moved longitudinally. The push rod penetrates openings in the housing with both ends. Fork heads or other control arms can be attached to the ends of the push rod, which control the vehicle wheels via coupling parts.

Ferner sind Faltenbälge vorgesehen, die einerseits schubstangenseitig und andererseits gehäuseseitig gehaltert sind und die Enden der Schubstange umschließen, und mit Belüftungskanälen, die von den Faltenbälgen umhüllte Gasvolumen miteinander verbinden. Die Faltenbälgen können gas- und flüssigkeitsdicht mit der Schubstange und mit dem Gehäuse verbunden sein. Wenn die Schubstange hin und her bewegt wird, wird der eine Faltenbalg zusammengefahren, der andere Faltenbalg wird auseinandergezogen. Luft wird aus dem einen Faltenbalg heraus und in den anderen hinein befördert.Furthermore, bellows are provided which are mounted on the push rod side and on the housing side and enclose the ends of the push rod, and with ventilation channels which connect the gas volumes enclosed by the bellows. The bellows can be connected to the push rod and the housing in a gas- and liquid-tight manner. When the push rod is moved back and forth, one bellow is contracted and the other bellow is pulled apart. Air is transported out of one bellows and into the other.

Geschlitzte Gleitbuchsen zur Lagerung der Schubstange sind in die Gehäuseöffnungen eingesetzt. Zu diesem Zweck können die Gehäuseöffnungen als Zylinderbohrungen ausgeführt sein, die Lagersitze für die Gleitbuchsen bilden können. Die Wandung dieser Zylinderbohrung kann glattzylindrisch ausgeführt sei, um ein einfaches Einsetzen der Gleitbuchsen zu ermöglichen.Slotted sliding bushes for supporting the push rod are inserted into the housing openings. For this purpose, the housing openings can be designed as cylinder bores that can form bearing seats for the sliding bushes. The wall of this cylinder bore can be designed as a smooth cylinder to enable the sliding bushes to be inserted easily.

Die Gleitbuchsen bilden jeweils mit ihren umfangsseitig einander gegenüberliegenden Schlitzseiten einen axial durchgängigen Schlitz, der den Belüftungskanal begrenzt. Auf diese Weise können sehr einfach gestaltete, glattzylindrische Gleitbuchsen eingesetzt werden, die zum Einsetzen in das Gehäuse unter elastischer Einfederung zusammengedrückt werden können. Der umfangsseitige Abstand der Schlitzseiten ist derart bemessen, dass einerseits ein ausreichend großer Strömungsquerschnitt bereitgestellt ist, und dass andererseits eine einwandfreie Gleitlagerung der Schubstange bereitgestellt ist.The sliding bushings form an axially continuous slot with their circumferentially opposite slot sides that delimits the ventilation channel. In this way, very simply designed, smooth cylindrical sliding bushings can be used, which can be compressed under elastic compression for insertion into the housing. The circumferential distance between the slot sides is dimensioned in such a way that, on the one hand, a sufficiently large flow cross-section is provided, and, on the other hand, that a perfect sliding bearing of the push rod is provided.

Die Schlitze in den Gleitbuchsen verbinden die von den Faltenbälgen umschlossenen Gasvolumen, wobei Gasvolumen zwischen den beiden Faltenbälgen durch das Gehäuse hindurch verlagert werden.The slots in the sliding bushings connect the gas volumes enclosed by the bellows, whereby gas volumes are displaced between the two bellows through the housing.

Der Ringraum zwischen Schubstange - im Bereich der Lagerstellen - und Innenumfang der Gehäuseöffnung ist für eine ausreichend dicke Gleitbuchse bemessen. Der Schlitz hat in Umfangsrichtung eine ausreichend große Erstreckung, so dass ein Lüftungsquerschnitt durch die Gleitbuchse bereitgestellt ist, der eine einfache Be- und Entlüftung der Faltenbälge ermöglicht.The annular space between the push rod - in the area of the bearing points - and the inner circumference of the housing opening is dimensioned for a sufficiently thick sliding bush. The slot has a sufficiently large extension in the circumferential direction so that a ventilation cross-section is provided by the sliding bush, which enables easy ventilation and venting of the bellows.

Die Schubstange kann mit ihrer Mantelfläche den Belüftungskanal begrenzen. Wenn die Gleitbuchse auf der Mantelfläche der Schubstange anliegt, wird der Belüftungskanal in radialer Richtung durch die Mantelfläche der Schubstange begrenzt.The push rod can limit the ventilation channel with its outer surface. If the sliding bushing rests on the outer surface of the push rod, the ventilation channel is limited in the radial direction by the outer surface of the push rod.

Radial außen kann der Belüftungskanal begrenzt sein durch die Mantelfläche des hohlzylindrischen Lagersitzes, die zylindrisch glatt ausgeführt sein kann.Radially outward, the ventilation channel can be limited by the outer surface of the hollow cylindrical bearing seat, which can be cylindrically smooth.

In axialer Richtung kann der Belüftungskanal begrenzt sein durch die Länge der Gleitbuchse.In the axial direction, the ventilation channel can be limited by the length of the sliding bush.

Die Dicke der Gleitbuchse kann der radialen Erstreckung des Belüftungskanals entsprechen. Besondere Gestaltungen am Gehäuse oder an der Schubstange zur Ausbildung der Belüftungskanäle sind mit den vorgeschlagenen Gleitbuchsen nicht erforderlich.The thickness of the sliding bushing can correspond to the radial extension of the ventilation duct. Special designs on the housing or on the push rod to form the ventilation ducts are not required with the proposed sliding bushings.

Die Schlitzseiten der Gleitbuchsen können achsparallel zu der Schubstangenachse angeordnet sein und somit einen leichtgängigen Druckausgleich fördern.The slotted sides of the sliding bushings can be arranged parallel to the push rod axis and thus promote smooth pressure equalization.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt drei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Lenkungsaktuator in perspektivischer Darstellung,
2 eine Ausschnittvergrößerung im Längsschnitt, und
3 ein Einzelteil aus 2 in perspektivischer Darstellung.

The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in a total of three figures. They show:

1 a steering actuator in perspective view,
2 an enlarged section in longitudinal section, and
3 a single part 2 in perspective view.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.The following explanations refer to all embodiments, unless otherwise stated. Parts that correspond to one another or have essentially the same effect are identified with the same reference symbols in all figures.

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Hinterachslenkung ist zum Einbau in ein nicht weiter dargestelltes Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Die Hinterachslenkung 1 umfasst einen Lenkungsaktuator 2, welcher kurz auch als Aktuator bezeichnet wird und einen Elektromotor 3 sowie zwei hintereinander geschaltete Getriebe 4, 5 aufweist. Durch das Getriebe 4 wird die Rotation der Welle des Elektromotors 3 in eine Rotation eines weiteren Elementes innerhalb des Aktuators 2 umgesetzt. In den vorliegenden Fällen handelt es sich bei dem Getriebe 4, das heißt Rotativ-Rotativ-Getriebe, um ein Umschlingungsgetriebe in Form eines Riementriebs. Das dem Rotativ-Rotativ-Getriebe 4 nachgeschaltete Getriebe 5 ist als Rotativ-Linear-Getriebe, nämlich Gewindetrieb, ausgebildet. In den Ausführungsbeispielen wird als Rotativ-Linear-Getriebe 5 ein Kugelgewindetrieb als Spindeltrieb verwendet.A rear axle steering system, identified overall by the reference number 1, is intended for installation in a chassis of a motor vehicle (not shown in more detail). The rear axle steering system 1 comprises a steering actuator 2, which is also referred to as an actuator for short, and has an electric motor 3 and two gears 4, 5 connected in series. The gear 4 converts the rotation of the shaft of the electric motor 3 into a rotation of another element within the actuator 2. In the present case, the gear 4, i.e. rotary-rotary gear, is a belt drive in the form of a belt drive. The gear 5 connected downstream of the rotary-rotary gear 4 is designed as a rotary-linear gear, namely a screw drive. In the exemplary embodiments, a ball screw drive is used as the rotary-linear gear 5 as a spindle drive.

Auf der Ausgangsseite des Spindeltriebs 5 befindet sich eine ausschnittsweise lediglich in 2 sichtbare Schubstange 9, welche in allen Ausführungsbeispielen in einem Führungsabschnitt 8 verschiebbar gelagert ist. Der Führungsabschnitt 8 ist Teil eines Gehäuses 6 der Hinterachslenkung 1. Das Gehäuse 6 ist mit einem Fahrzeugaufbau zu verbinden. Zu diesem Zweck vorgesehene Befestigungskonturen des Gehäuses 6 sind in 1 mit 7 bezeichnet.On the output side of the spindle drive 5 there is a section of only 2 visible push rod 9, which in all embodiments is slidably mounted in a guide section 8. The guide section 8 is part of a housing 6 of the rear axle steering 1. The housing 6 is to be connected to a vehicle body. Fastening contours of the housing 6 provided for this purpose are shown in 1 designated 7.

Die Schubstange 9, welche in typischen Anwendungen sowohl zur Übertragung von Zugkräften als auch zur Übertragung von Druckkräften geeignet ist, ist endseitig durch Gehäuseöffnungen 25 des Gehäuses 6 durchgeführt. Gabeln 12 sind mittels Schrauben 10 an die Enden der Schubstange 9 angeschraubt. Die Gabel 12 wird allgemein auch als Anbindungselement bezeichnet und dient der gelenkigen Verbindung mit einem nicht dargestellten Fahrwerkslenker. Durch Öffnungen 13 in der Gabel 12 ist ein ebenfalls nicht dargestellter Bolzen durchsteckbar.The push rod 9, which in typical applications is suitable for transmitting both tensile forces and compressive forces, is guided through housing openings 25 in the housing 6 at the end. Forks 12 are screwed to the ends of the push rod 9 using screws 10. The fork 12 is also generally referred to as a connecting element and serves as an articulated connection to a chassis control arm (not shown). A bolt (also not shown) can be pushed through openings 13 in the fork 12.

Jede Schubstange 9 ist fest mit einer lediglich in 1 angedeuteten Gewindespindel 16 verbunden oder einstückig mit dieser ausgeführt. Eine Verdrehung der Gewindespindel 16 im Gehäuse 6 wird durch eine Verdrehsicherung 17, welche sich innerhalb des Gehäuses 6 befindet, verhindert.Each push rod 9 is fixed to a only in 1 indicated threaded spindle 16 or is made in one piece with it. Twisting of the threaded spindle 16 in the housing 6 is prevented by an anti-twisting device 17 which is located inside the housing 6.

Die Gabel 12 weist insgesamt eine sich zur Schubstange 9 hin verjüngende Form auf. Hierbei ist ein ringförmiger Abschnitt 14 auf die Schubstange 9 aufgeschoben, wobei nicht dargestellte Verdrehsicherungskonturen, welche nicht mit der genannten Verdrehsicherung 17 identisch sind, am ringförmigen Abschnitt 14 und an der Schubstange 9 ausgebildet sein können. An den ringfömigen Abschnitt 14 grenzt ein radial nach innen gerichteter Flansch 15 der Schubstangen 9, welcher stirnseitig an der Schubstange 9 anliegt. An der zweiten Stirnseite des Flansches 15 liegt der mit 11 bezeichnete Kopf der Schraube 10 an, welche in die Schubstange 9 eingeschraubt ist.The fork 12 has an overall shape that tapers towards the push rod 9. An annular section 14 is pushed onto the push rod 9, whereby anti-twisting contours (not shown) that are not identical to the anti-twisting device 17 mentioned can be formed on the annular section 14 and on the push rod 9. The annular section 14 is bordered by a radially inwardly directed flange 15 of the push rods 9, which rests on the front side of the push rod 9. The head of the screw 10, designated 11, which is screwed into the push rod 9, rests on the second front side of the flange 15.

Die Schubstange 9 ist mittels Gleitbuchsen 23 am Ende des Führungsabschnitts 8 in hohlzylindrischen Lagersitzen 27 des Gehäuses 6 gelagert.The push rod 9 is mounted by means of sliding bushes 23 at the end of the guide section 8 in hollow cylindrical bearing seats 27 of the housing 6.

Ein Faltenbalg 19, 20 überbrückt die variable Distanz zwischen der Gabel 12 und dem Gehäuse 6. Durch jeden Faltenbalg 19, 20 wird ein Innenraum IR variabler Größe umschlossen. Das Gesamtvolumen beider Innenräume IR ist konstant. Um die Strömung von Luft zwischen den beiden Innenräumen IR zu ermöglichen, ist in jede Gleitbuchse 23 ein Belüftungskanal 21 integriert.A bellows 19, 20 bridges the variable distance between the fork 12 and the housing 6. Each bellows 19, 20 encloses an interior space IR of variable size. The total volume of both interior spaces IR is constant. To enable the flow of air between the two interior spaces IR, a ventilation channel 21 is integrated into each sliding bush 23.

In radialer Richtung wird der Belüftungskanal 21 durch die Mantelfläche des hohlzylindrischen Lagersitzes 27 sowie durch die zylindrische Mantelfläche der Schubstange 9 begrenzt. Die Dicke der Gleitbuchse 23 entspricht der radialen Erstreckung des Belüftungskanals 21. In axialer Richtung ist der Belüftungskanal begrenzt durch die Breite der Gleitbuchse 23.In the radial direction, the ventilation channel 21 is limited by the outer surface of the hollow cylindrical bearing seat 27 and by the cylindrical outer surface of the push rod 9. The thickness of the sliding bush 23 corresponds to the radial extension of the ventilation channel 21. In the axial direction, the ventilation channel is limited by the width of the sliding bush 23.

3 zeigt eine geschlitzte Gleitbuchse 23 zur Lagerung der Schubstange 9 in dem Gehäuse 6. Die Gleitbuchsen 23 sind in die Gehäuseöffnungen 25 eingesetzt. Die Gleitbuchsen 23 sind jeweils mit einem axial durchgängigen Schlitz 26 versehen, dessen einander gegenüberliegende Schlitzseiten 28 den Belüftungskanal 21 begrenzen. Die Schlitzseiten 28 sind achsparallel zu der Schubstangenachse angeordnet. Der umfangsseitige Abstand s der beiden Schlitzseiten und die radiale Dicke der Gleitbuchse 23 legen den freien Strömungsquerschnitt des Belüftungskanals 21 fest. 3 shows a slotted sliding bushing 23 for mounting the push rod 9 in the housing 6. The sliding bushings 23 are in the housing opening gen 25. The sliding bushes 23 are each provided with an axially continuous slot 26, the opposite slot sides 28 of which delimit the ventilation channel 21. The slot sides 28 are arranged axially parallel to the push rod axis. The circumferential distance s between the two slot sides and the radial thickness of the sliding bush 23 determine the free flow cross-section of the ventilation channel 21.

BezugszahlenlisteReference number list

11: HinterachslenkungRear axle steering
22: LenkungsaktuatorSteering actuator
33: ElektromotorElectric motor
44: Umschlingungsgetriebe, Rotativ-RotativGetriebeBelt transmission, rotary-rotary transmission
55: Spindeltrieb, Rotativ-Linear-GetriebeSpindle drive, rotary-linear gear
66: GehäuseHousing
77: BefestigungskonturMounting contour
88: FührungsabschnittGuide section
99: SchubstangePush rod
1010: Schraubescrew
1111: KopfHead
1212: Gabel, AnbindungselementFork, connecting element
1313: Öffnungopening
1414: ringförmiger Abschnittannular section
1515: Flanschflange
1616: GewindespindelThreaded spindle
1717: VerdrehsicherungAnti-twist device
1818: GleitlagerPlain bearings
1919: FaltenbalgBellows
2020: FaltenbalgBellows
2121: BelüftungskanalVentilation duct
2222: ----------
2323: GleitbuchseSliding bush
2424: DruckausgleichselementPressure compensation element
2525: GehäuseöffnungHousing opening
2626: Schlitzslot
2727: hohlzylindrischer Lagersitzhollow cylindrical bearing seat
2828: SchlitzseiteSlot side
IRIR: InnenraumInterior

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102019108235 A1 [0002]

Claims

Steering actuator (2) for a motor vehicle, with a housing (6), and with a push rod (9) which is mounted in the housing (6) by means of sliding bushes (23) so as to be longitudinally displaceable, the two ends of which penetrate housing openings (25) in the housing (6), and with bellows (19, 20) which are held on the one hand on the push rod side and on the other hand on the housing side and enclose the ends of the push rod (9), and with ventilation channels (21) which connect gas volumes enclosed by the bellows (19, 20) to one another, characterized in that slotted sliding bushes (23) for mounting the push rod (9) are inserted into the housing openings (25), each of which forms an axially continuous slot (26) with its slot sides (28) which lie opposite one another on the circumference and which delimits the ventilation channel (21).

Steering actuator according to Claim 1 , the housing (6) of which has hollow cylindrical bearing seats (27) in which the sliding bushes (23) are accommodated.

Steering actuator according to Claim 1 or 2 , the push rod (9) of which delimits the ventilation channel (21) with its outer surface.

Steering actuator according to the Claims 2 and 3 , the ventilation channel (21) of which is limited in the radial direction by the outer surface of the hollow cylindrical bearing seat (27) and by the outer surface of the push rod (9).

Steering actuator according to Claim 4 , whose ventilation channel (21) is limited in the axial direction by the length of the sliding bush (23).

Steering actuator according to one of the Claims 1 until 5 , the thickness of the sliding bush (23) corresponds to the radial extension of the ventilation channel (21).

Steering actuator according to Claim 6 , the slot sides (28) of which are arranged axially parallel to the push rod axis.