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1. WO2020108681 - ACTUATOR FOR A REAR AXLE STEERING SYSTEM OF A VEHICLE AND REAR AXLE STEERING SYSTEM HAVING SUCH AN ACTUATOR

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[ DE ]

Aktuator für eine Hinterachslenkunq eines Fahrzeugs sowie Hinterachslenkunq mit einem solchen Aktuator

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs, um fassend eine Schubstange, die innerhalb eines Gehäuses longitudinal verlagerbar ist und eine Verdrehsicherung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Hinterachslen kung mit einem derartigen Aktuator sowie ein Fahrzeug, umfassend eine solche Hin terachslenkung.

Aus der DE 10 2016 206 564 A1 geht ein Aktuator mit einem Gehäuse und einem ei ne Spindel sowie eine Spindelmutter aufweisenden Spindelantrieb hervor. Die Spin delmutter ist in Drehrichtung antreibbar und die Spindel, welche eine Verdrehsiche rung aufweist, ist axial verstellbar und an mindestens einem Spindelende gehäusesei tig abgestützt. Die Verdrehsicherung umfasst eine Koppelstange, welche über ein ers tes Gelenk gegenüber dem Gehäuse abgestützt und über ein zweites Gelenk mit der Spindel verbunden ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen elektromechanischen Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs weiterzuentwickeln.

Diese Aufgabe wird durch einen Aktuator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Ein erfindungsgemäßer Aktuator für ein Fahrzeug umfasst eine Schubstange, die in nerhalb eines Gehäuses longitudinal verlagerbar ist, wobei die Schubstange eine Ver drehsicherung mit einem Führungselement aufweist, das in einer am Gehäuse ange ordneten ein- oder mehrteiligen Gleitschiene in axialer Richtung geführt ist, wobei zwi schen der Gleitschiene und dem Gehäuse ein Elastomerring angeordnet ist. Der Ak tuator ist dazu vorgesehen, durch das axiale Verlagern der Schubstange gegenüber dem Gehäuse eine Einstellung eines Lenkwinkels von mit dem Aktuator wirkverbun denen Fahrzeugrädern an einer Hinterachse des Fahrzeugs auszuführen. Dadurch wird beispielsweise eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs eingeleitet.

Die Schubstange weist dazu an dessen freien Enden vorzugsweise eine jeweilige Ga belanbindung mit einem Gabelelement auf, an dem das jeweilige Fahrzeugrad zumin dest mittelbar aufgenommen ist. Die Schubstange ist bevorzugt ein- oder mehrteilig ausgebildet und weist eine ein- oder mehrteilig damit verbundene und konzentrisch dazu angeordnete Gewindespindel auf. Ferner kann eine Antriebseinheit, beispiels weise in Form eines Elektromotors vorgesehen sein, um eine axial unverschiebliche, drehangetriebene Gewindemutter anzutreiben, die mit der Gewindespindel und somit mittelbar mit der Schubstange wirkverbunden ist. Die Gewindespindel wird zusammen mit der Schubstange durch eine Rotation der Gewindemutter in eine Längsverlage rung bzw. in eine longitudinale Verlagerung gegenüber dem Gehäuse bzw. der Ge windemutter versetzt. Mithin bilden die Gewindespindel und die Gewindemutter einen Gewindetrieb aus, wobei durch den Drehantrieb der Gewindemutter eine lineare Stell bewegung der Schubstange für eine Lenkwinkeleinstellung erfolgt. Ferner kann die Antriebseinheit eine Getriebeeinrichtung umfassen, die beispielsweise als Riemenge triebe ausgebildet ist und mit der Gewindemutter wirkverbunden ist.

Durch das entlang der Gleitschiene axial geführte Führungselement wird die Verdreh sicherung zwischen der Spurstange und dem Gehäuse realisiert, wobei die Gleit schiene dazu im Wesentlichen ein Langloch aufweist oder ausbildet, welches das Führungselement zumindest teilweise aufnimmt und in axialer Richtung führt. Anders gesagt bilden das Führungselement, die Gleitschiene sowie der Elastomerring die Verdrehsicherung. Das Führungselement und/oder die Gleitschiene sind vorzugswei se aus einem Kunststoff ausgebildet. Dadurch wird insbesondere eine kostengünstige und reibungsarme Verdrehsicherung bereitgestellt. Ferner wird das Gewicht des Ak tuators reduziert.

Der Elastomerring besteht vorzugsweise aus einem elastisch verformbaren Material und unterbricht bzw. dämpft aufgrund der Anordnung zwischen dem Gehäuse und der Gleitschiene einen Körperschall, der beispielsweise in Folge einer Drehrichtungsum kehr der Gewindemutter erfolgen kann. Mit anderen Worten kommen die Gleitschiene und somit auch das Führungselement während des Betriebs des Aktuators nicht in Kontakt mit dem Gehäuse.

Vorzugsweise ist die Gleitschiene zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem ersten und zweiten Schienenelement. Die beiden Schienenelemente bilden gemeinsam an ihren zugewandten Seiten das Langloch aus, innerhalb dessen das Führungselement in Verlagerungsrichtung der Schubstange geführt ist, wobei die Position der Schie nenelemente gegenüber dem Führungselement durch den Elastomerring gehalten wird. Die Schienenelemente sind derart ausgebildet, dass mittels des Elastomerrings quer zu einer Verlagerungsrichtung des Führungselements aufeinander zu bewegt werden können. Dazu kann zwischen den Schienenelementen ein Spalt ausgebildet sein, um eine ungewollte Verformung bzw. Vorspannung der Schienenelemente zu vermeiden. Die zweiteilige Ausbildung der Gleitschiene reduziert eine Reibung inner halb der Verdrehsicherung, da das Führungselement nicht direkt mit dem Elastomer ring in Kontakt tritt.

Bevorzugt ist der Elastomerring um die beiden Schienenelemente angeordnet. Anders gesagt umgibt der Elastomerring die beiden Schienenelemente und das Führungs element räumlich, sodass die Schienenelemente in ihrer Position gehalten werden.

Der Elastomerring ist ferner bevorzugt mit einem Übermaß ausgebildet, sodass sich der Elastomerring mit dessen Innenumfang in radialer Richtung an die Schienenele mente anschmiegt und diese infolgedessen an das Führungselement anpresst bzw. andrückt. Mithin sind die Schienenelemente gegenüber dem Führungselement vorge spannt. Vorteilhafterweise wird dadurch eine spielfreie Verdrehsicherung zwischen der Spurstange und dem Gehäuse realisiert. Anders gesagt wird durch den Elastomerring ein Spiel zwischen dem Führungselement, dem Gehäuse und der Gleitschiene elimi niert. Ferner bleibt das Führungselement aufgrund der federelastischen Wirkung des Elastomerrings gegenüber der Gleitschiene in axialer Richtung der Schubstange ver schieblich.

Vorzugsweise ist das Führungselement zumindest teilweise in einer Aussparung an der Schubstange aufgenommen und mittels zumindest eines Schraubelements an der Schubstange befestigt. Mithin ist das Führungselement drehfest mit der Schubstange verbunden. Auch alternative Verbindungen zwischen dem Führungselement und der Schubstange sind denkbar.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Sensorvorrichtung vorgese hen, umfassend zumindest ein Sensorelement und ein Messobjekt, wobei das Mess objekt am Führungselement angeordnet und mit dem zumindest einen Sensorele ment, welches zumindest mittelbar am Gehäuse befestigt ist, wirksam verbunden ist. Das zumindest eine Sensorelement ist bevorzugt gehäusefest angeordnet, wobei das Messobjekt als Sensorgegenstück im Führungselement integriert ist und mit dem zu mindest einen Sensorelement zusammenwirkt. Alternativ ist denkbar das zumindest eine Sensorelement an der Schubstange und das am Gehäuse anzuordnen.

Vorzugsweise ist das zumindest eine Sensorelement ein Linearsensor. Dabei wird insbesondere durch ein optisches Messverfahren eine relative Position der

Schubstange relativ zum Gehäuse beispielsweise durch eine Weg- und/oder Ab standsmessung erfasst, wobei die erfassten Daten für eine weitere Auswertung z.B. durch eine Steuer- und Auswerteeinheit bereitgestellt werden können. Auch Messme thoden, die auf einem anderen physikalischen Messprinzip basieren, sind für die Sen sorvorrichtung denkbar.

Ein derartiger Aktuator wird vorzugsweise in einer erfindungsgemäßen Hinterachslen kung eines Fahrzeugs eingesetzt. Dabei kann das Fahrzeug mehrere Hinterachsen aufweisen, wobei jeweils eine oder mehrere Hinterachsen eine jeweilige Hinterachs lenkung mit einem jeweiligen Aktuator aufweisen.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen

Figur 1 eine vereinfachte schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Hin terachslenkung,

Figur 2 eine schematische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Ak tuators,

Figur 3 eine schematische Längsschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Ak tuators gemäß Figur 2, und

Figur 4 eine schematische Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Ak tuators gemäß den Figuren 2 und 3.

Gemäß Figur 1 ist eine Flinterachslenkung für ein - hier nicht dargestelltes - Fahrzeug dargestellt, das einen Aktuator 1 mit einem Gehäuse 3 umfasst, in dem eine in den Figuren 3 und 4 dargestellte Schubstange 2 longitudinal geführt ist. Mittels der Schubstange 2 ist ein Lenkwinkel von jeweiligen - hier ebenfalls nicht gezeigten -Fahrzeugrädern, welche an Gabelelementen 14 der Hinterachslenkung zumindest mit telbar angeordnet sind, einstellbar ist. Ferner weist die Hinterachslenkung eine An triebseinheit 15 auf, welche die Schubstange 2 zumindest mittelbar in eine Längsver lagerung versetzt.

Nach den Figuren 2 bis 4 weist die entlang des Gehäuses 3 axial verschiebliche Schubstange 2 eine Verdrehsicherung 4 mit einem Führungselement 5 auf, wobei das Führungselement 5 in einer am Gehäuse 3 angeordneten zweiteiligen Gleitschiene 6 axial geführt ist. Wie besonders gut aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, ist das Führungselement 5 in einer Aussparung 8 an der Schubstange 2 eingesetzt und mit tels zwei Schraubelementen 9 zur ortsfesten Verbindung an der Schubstange 2 befes tigt.

Die zweiteilige Gleitschiene 6 besteht aus einem ersten und zweiten Schienenelement 6a, 6b, wobei die beiden Schienenelemente 6a, 6b an ihren einander zugewandten Seiten gemeinsam ein Langloch 19 ausbilden, in dem das Führungselement 5 in einer Verlagerungsrichtung 16 longitudinal geführt ist. Das Führungselement 5 sowie die Schienenelemente 6a, 6b der Gleitschiene 6 sind aus einem Kunststoff ausgebildet.

Der Aktuator 1 weist ferner eine als Linearsensor ausgebildete Sensorvorrichtung 10 auf, die ein in einem Deckel 17 angeordnetes Sensorelement 1 1 sowie ein Messob jekt 12 als Sensorgegenstück aufweist, welches fest mit dem Führungselement 5 ver bunden ist. Der Deckel 17 wird mittels vier Schraubelementen 18 am Gehäuse 3 fi xiert. Während einer axialen Verlagerung der Schubstange 2 kann mittels der Sensor vorrichtung 10 eine relative axiale Position der Schubstange 2 gegenüber dem Ge-

häuse 3 erfasst werden. Mithin ist das Sensorelement 11 mit dem Messobjekt wirk verbunden.

In den Figuren 3 und 4 näher dargestellt ist, dass zwischen der Gleitschiene 6 und dem Gehäuse 3 ein Elastomerring 7 angeordnet ist. Der Elastomerring 7 ist um die beiden Schienenelemente 6a, 6b angeordnet und mit einem Übermaß ausgebildet, das heißt der Elastomerring 7 ist gegenüber den Schienenelementen 6a, 6b derart ausgebildet, dass die Schienenelemente 6a, 6b permanent zum Führungselement 5 hin vorgespannt sind. Anders gesagt wird ein dauerhafter, spielfreier Kontakt zwi-sehen den Schienenelementen 6a, 6b und dem Führungselement 5 realisiert, wodurch bei einer Drehrichtungsumkehr einer die Schubstange 2 in eine Längsbewegung ver setzenden Antriebseinheit ein Umschaltgeräusch innerhalb des Aktuators 1 verhindert wird. Mithin wird eine spielfreie Verdrehsicherung der Spurstange 2 gegenüber dem Gehäuse 7 realisiert, wobei eine Körperschallübertragung zwischen der Spurstange 2 und dem Gehäuse 3 durch den Elastomerring 7 unterbunden wird.

Nach Figur 2 sind die beiden Schienenelemente 6a, 6b im Wesentlichen C- bzw. U-förmig ausgeformt, wobei sich die beiden Schienenelemente 6a, 6b in Wesentlichen parallel zur Verlagerungsrichtung 16 des Führungselements 5 erstrecken. Zwischen den Schienenelementen 6a, 6b ein jeweiliger Spalt 20 ausgebildet, der eine Verlage rung der Schienenelemente 6a, 6b quer zur Verlagerungsrichtung 16, das heißt in Richtung des Führungselements 5 ermöglicht.

Bezuqszeichenliste

1 Aktuator

2 Schubstange

3 Gehäuse

4 Verdrehsicherung

5 Führungselement

6 Gleitschiene

6a, 6b Schienenelement

7 Elastomerring

8 Aussparung

9 Schraubelement

10 Sensorvorrichtung

1 1 Sensorelement

12 Messobjekt

14 Gabelelement

15 Antriebseinheit

16 Verlagerungsrichtung

17 Deckel

18 Schraubelement für Deckel

19 Langloch

20 Spalt