DE102007002964B4

DE102007002964B4 - Betätigungselement für eine AGCS eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102007002964B4
Application number: DE102007002964.2A
Authority: DE
Inventors: Hae Ryong Choi; Un Koo Lee; Sang Ho Lee; Hyun Sung; Jung Won Kim; Sung Jun Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2027-01-20
Also published as: CN101157329A; US7621539B2; US20080079225A1; DE102007002964A1; JP2008087753A; KR20080030754A; CN101157329B; KR100836401B1

Abstract

Betätigungselement (100) für eine AGCS eines Fahrzeugs, mit:einem sich geradlinig hin und her bewegenden Kolben (114),einer Schneckenstange (120), die mit dem hinteren Bereich des Kolbens (114) im Eingriff steht und sich an Ort und Stelle dreht,einem Antriebsmotor (122), der die Schneckenstange (120) an Ort und Stelle dreht,einem Stoßdämpfungsmittel zum Dämpfen einer Last in der axialen Richtung,wobei das Stoßdämpfungsmittel ein Scheibenaxiallager (10) aufweist, das an einer Umfangsfläche eines hinteren Bereichs der Schneckenstange (120) angeordnet ist, in welchem die Schneckenstange (120) mit dem Motor (122) verbunden ist, wobei das Scheibenaxiallager (10) sich mit der Schneckenstange (120) dreht und an zwei Stellen mit jeweils einem Axiallager (12) in rollende Berührung gebracht wird, und die Axiallager (12) an ihren Außenseiten jeweils von einem Plattenaxiallager (14) abgestützt werden, undeinem Stoßabsorptionsmittel zum Absorbieren einer Last in der vertikalen Richtung zu der Achse, wobei das Stoßabsorptionsmittel ein metallischer Trockenhülsenkörper (16) ist, der dicht bei der Außenfläche eines der Plattenaxiallager (14) angeordnet ist,wobei das Stoßdämpfungsmittel und das Stoßabsorptionsmittel an einem Übergangsbereich zwischen der Schneckenstange (120) und dem Motor (122) vorgesehen sind.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betätigungselement für eine aktive geometrie-gesteuerte Aufhängung (AGCS = Active Geometry Control Suspension) eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Betätigungselement für eine AGCS eines Fahrzeugs mit einer Dämpferstruktur in einem Grenzflächen- bzw. Übergangsbereich zwischen einem Motor und einem sich geradlinig hin und her bewegenden Bereich, die für eine Stoßfestigkeit gegen äußere Kräfte sorgt, die in axialer Richtung und in vertikaler Richtung auf die Achse wirken.
2. Hintergrund
Im Allgemeinen bezeichnet eine aktive geometrie-gesteuerte Aufhängung (AGCS) ein System, das für eine Kurvenstabilität durch Steuerung des hinteren Spurwinkels eines Fahrzeugs sorgt, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, damit sich die Hinterräder innerhalb des Bereichs, Kurven fahren zu können befinden.
Eine allgemeine Struktur eines AGCS wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
Die AGCS weist einen Hilfslenker 102, der an einem Hinterrad 106 befestigt ist, einen Steuerhebel 104, der mit einem Ende des Hilfslenkers 102 verbunden ist, ein Betätigungselement 100, das mit einem Ende des Steuerhebels 104 verbunden ist, und eine ECU 112 auf, die Signale eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 108 und eines Lenkwinkelsensors 110 empfängt und das Bestätigungselement 100 steuert.
Weiter ins Detail gehend weist der Steuerhebel 104 einen horizontalen Hebel 116, der mit dem Hilfslenker 102 über ein Gelenk verbunden ist, und einen vertikalen Hebel 118 auf, der mit einem Kolben 114 des Bestätigungselements 100 über ein Gelenk verbunden ist, wobei das untere Ende des vertikalen Hebels 118 und das hintere Ende des horizontalen Hebels 116 rechtwinklig miteinander verbunden sind.
Des Weiteren weist das Betätigungselement 100 einen Kolben 114, der sich geradlinig hin und her bewegt, eine Schneckenstange 120, die in dem hinteren Teil des Kolbens 114 eingesetzt ist und mit diesem im Eingriff steht und sich an Ort und Stelle dreht, und einem Motor 122 auf, der die Schneckenstange 120 an Ort und Stelle dreht.
Ein Kugellager 124, das die sich an Ort und Stelle drehende Schneckenstange 120 abstützt, ist an einem Übergangsbereich zwischen dem Motor 122 und einem Ende der Schneckenstange 120 angebracht.
Der Arbeitszustand der oben beschriebenen AGCS wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Zunächst empfangt die ECU 112 Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 108 und dem Lenkwinkelsensor 110. Auf der Grundlage der Signale bestimmt die ECU, ob das Fahrzeug eine Kurve fährt. Wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, übermittelt die ECU 112 ein Antriebssignal an der Motor 122.
Anschließend dreht sich die Schneckenstange 120 an Ort und Stelle zusammen mit dem Drehantrieb des Motors 122. Der Kolben 114 bewegt sich dann vorwärts.
Wenn sich der Kolben 114 nach vorn (d.h. in Richtung zu dem Hinterrad) bewegt, bewegt sich das obere Ende des vertikalen Hebels 118 des Steuerhebels 114 nach vorn (siehe Pfeil „a“ in 6). Gleichzeitig wird der Verbindungspunkt des unteren Endes des vertikalen Hebels 118 und des hinteren Endes des horizontalen Hebels 116 nach oben zurückbewegt und vorwärts (d.h. in Richtung zu dem Hinterrad) gedreht (siehe Pfeil „b“ in 6). Auch wird dreht das vordere Ende des horizontalen Hebels 116 nach unten gedreht (siehe Pfeil „c“ in 6).
Wenn das vordere Ende des horizontalen Hebels 116 des Steuerhebels 114 nach unten gedreht wird, wird der Hilfslenker 102 zurückgezogen, und bewegt er sich nach unten (siehe Pfeil „d“ in 6).
Als Folge bewegt sich der Verbindungspunkt des Hilfslenkers 102 an der Seite der Fahrzeugkarosserie („A“ in 6, ein Verbindungspunkt mit dem vorderen Ende des horizontalen Hebels 116) nach unten, wodurch der Stoßvorlaufwert des Fahrzeugs vergrößert wird. Entsprechend kann die Kurvenstabilität des Fahrzeugs beim Fahren einer Kurve mit hoher Geschwindigkeit oder beim schnellen Spurwechsel verbessert werden, und kann die Gesamtantriebsleistung des Fahrzeugs verbessert werden.
Jedoch hat das Betätigungselement bei solchen herkömmlichen AGCSs einen die Haltbarkeit betreffenden Nachteil, wie nachfolgend dargelegt wird.
Wie in 4A und 4B dargestellt nimmt das Kugellager 124, das am Übergangsbereich zwischen dem Motor 122 und einem Ende der Schneckenstange 120 (d.h. an der Umfangsfläche des hinteren Bereichs der Schneckenstange 120) angebracht ist und die Schneckenstange 120, die sich an Ort und Stelle dreht, abstützt, Lasten in der axialen Richtung sowie in der vertikalen Richtung zu der Achse auf. Daher kann das Kugellager beschädigt werden, und können infolge der Beschädigung Geräusche auftreten.
Insbesondere wird ein Stoß (eine Last in der axialen Richtung oder eine Last in der vertikalen Richtung auf die Achse), der in dem Rad erzeugt wird, an den Kolben 114 und die Schneckenstange 120 über den Hilfslenker 102 und den Steuerhebel 104 übertragen, und wird der Stoß schließlich auf das Kugellager, das die Schneckenstange 120 abstützt, konzentriert, wodurch eine Beschädigung des Kugellagers 124 und ein Geräusch infolge der Beschädigung verursacht werden.
Als ein Versuch, dieses Problem zu lösen, offenbart die JP S62- 139 767 A eine Betätigungselementstruktur mit einem Axiallager darin. Jedoch findet das Axiallager Anwendung an einem Bereich, dem eine direkte Last der äußeren Kraft nicht zugeführt wird. Entsprechend kann, wenn eine starke äußere Kraft zur Einwirkung kommt, das Axiallager beschädigt werden.
Die DE 37 35 517 A1 offenbart einen Spindeltrieb mit Gummizwischenlagern als Stoßdämpfungsmittel, wobei die Gummizwischenlager an axial gegenüberliegenden Enden eines Lagers angeordnet sind.
Die US 4 666 014 A offenbart ein Betätigungselement für eine Lenkung mit einer durch einen Antriebsmotor drehbaren Schneckenstange, wobei O-Ringe als Pufferungsmittel an einer Außenfläche eines Schublagers angeordnet sind, um Last in radialer Richtung aufzunehmen.
In der DE 38 27 039 A1 wird eine Vorrichtung zur Lenkung der Hinterräder eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Zum Erzeugen einer Lenkbewegung wird mittels eines Elektromotors wird eine Kraft auf das Rad aufgebracht, wobei der Elektromotor zu diesem Zweck eine Spindel antreibt, die mittels einer drehfest gelagerten Mutter den mit dem Radträger fest verbundenen Längsarm der Radaufhängung an seinem vorderen Ende in Fahrzeugquerrichtung verschiebt.
Eine Spindelantriebe für Lenkungen sind in der WO 2003/ 016 122 A1 und der US 2004 / 0 095 016 A1 offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist geschaffen worden, um ein Betätigungselement für eine AGCS eines Fahrzeugs mit einer Stoßdämpfungs- und einer Geräuschabsorptionsstruktur zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß ist ein Bestätigungselement für eine AGCS eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Das Betätigungselement umfasst einen sich geradlinig hin und her bewegenden Kolben, eine Schneckenstange, die mit dem hinteren Bereich des Kolbens im Eingriff steht und sich an Ort und Stelle dreht, und einen Antriebsmotor, der die Schneckenstange an Ort und Stelle dreht, ein Stoßdämpfungselement zum Dämpfen einer Last in der axialen Richtung und ein Stoßabsorptionsmittel zum Absorbieren einer Last in der vertikalen Richtung zu der Achse, wobei das Stoßdämpfungsmittel und das Stoßabsorptionsmittel an einem Übergangsbereich zwischen der Schneckenstange und dem Motor vorgesehen sind.
Erfindungsgemäß umfasst das Stoßdämpfungsmittel: ein Scheibenaxiallager, das an einer Umfangsfläche eines hinteren Bereichs der Schneckenstange angeordnet ist, in welchem die Schneckenstange mit dem Motor verbunden ist, wobei das Scheibenaxiallager sich mit der Schneckenstange dreht und an zwei Stellen mit jeweils einem Axiallager in rollende Berührung gebracht wird, und die Axiallager an ihren Außenseiten jeweils von einem Plattenaxiallager abgestützt werden. Insbesondere umfasst das Stoßdämpfungsmittel also ein Paar Axiallager, die nahe bei beiden Flächen des Scheibenaxiallagers angeordnet sind; und ein Paar Plattenaxiallager, deren jedes nahe bei der Außenfläche jedes der Axiallager vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß ist das Stoßabsorptionsmittel ein Trockenhülsenkörper, der dicht bei der Außenfläche eines der Plattenaxiallager angeordnet ist.
Kraftfahrzeuge können ein beschriebenes Bestätigungselement aufweisen.
Es ist zu beachten, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder andere ähnliche Ausdrücke wie hier verwendet Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, beispielsweise Personenkraftwagen, einschließlich Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserkraftfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen umfassen. Die vorliegenden Bestätigungselemente sind besonders brauchbar bei einer großen Vielzahl von Kraftfahrzeugen.
Weitere Aspekte der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
Figurenliste

1 ist ein Schnitt mit der Darstellung eines erfindungsgemäßen Betätigungselements für eine AGCS eines Fahrzeugs;
2 ist ein Schnitt mit der Darstellung der Dämpfungsarbeitsweise gegenüber einer Last in der axialen Richtung eines erfindungsgemäßen Betätigungselements für eine AGCS eines Fahrzeugs;
3 ist ein Schnitt mit der Darstellung der Stoßdämpfungsarbeitsweise gegenüber einer Last in der vertikalen Richtung zu einer Achse eines erfindungsgemäßen Betätigungselements für eine AGCS eines Fahrzeugs;
4A und 4B sind Schnittansichten mit der Darstellung eines herkömmlichen Betätigungselements für eine AGCS eines Fahrzeugs;
5 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration einer AGCS für ein Fahrzeug; und
6 ist eine schematische Darstellung des Arbeitszustandes einer AGCS für ein Fahrzeug.

Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Schnitt mit der Darstellung eines erfindungsgemäßen Betätigungselements für eine AGCS eines Fahrzeugs.
Wie oben beschrieben weist eine AGCS für ein Fahrzeug einen Hilfslenker 102, der an einem Hinterrad 106 befestigt ist, einen Steuerhebel 104, der mit einem Ende des Hilfslenkers 102 verbunden ist, ein Betätigungselement 100, das mit einem Ende des Steuerhebels 104 verbunden ist, und eine ECU 112 auf, die Signale eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 108 und eines Lenkwinkelsensors 110 empfängt und den Antrieb des Bestätigungselements 100 steuert. Das Betätigungselement 100 weist einen Kolben 114, der sich geradlinig hin und her bewegt, eine Schneckenstange 120, die in den hinteren Teil des Kolbens 114 eingesetzt ist und mit diesem in Eingriff steht und sich an Ort und Stelle dreht, und einen Motor 122 auf, der die Schneckenstange 120 an Ort und Stelle dreht.
Erfindungsgemäß sind ein Stoßdämpfungsmittel und ein Stoßabsorptionsmittel vorgesehen. Insbesondere ist ein Stoßdämpfungsmittel an einem Übergangsbereich zwischen der Schneckenstange 120 und dem Motor 122 (d.h. an einem Verbindungspunkt dazwischen) vorgesehen, um eine Last in der axialen Richtung zu dämpfen, die von dem Rad aus dem Betätigungselement 100 zugeführt wird. Auch ist ein Stoßabsorptionsmittel vorgesehen, um eine Last in der vertikalen Richtung zu der Achse zu absorbieren, die von dem Rad aus dem Betätigungselement 100 zugeführt wird.
Das Stoßdämpfungsmittel, das an der Umfangsfläche des hinteren Bereichs der Schneckenstange 120 (d.h. an einem Verbindungspunkt mit dem Motor 122) angeordnet ist, übernimmt die Aufgabe des Dämpfens der Last in der axialen Richtung, die von dem Rad aus dem Betätigungselement 100 zugeführt wird.
Das Stoßdämpfungsmittel weist auf: ein Scheibenaxiallager 10, das an der Umfangsfläche des hinteren Bereichs der Schneckenstange 120 (d.h. an einem Verbindungspunkt mit dem Motor 122) angebracht ist; ein Paar Axiallager 12, die nahe an den beiden Flächen des Scheibenaxiallagers 10 angeordnet sind, und ein Paar Plattenaxiallager 14, die jeweils nahe an der Außenfläche jedes der Axiallager 12 angeordnet sind.
Entsprechend dreht sich, wenn sich die Schneckenstange 120 an Ort und Stelle zusammen mit dem Drehantrieb des Motors 122 dreht, das Scheibenaxiallager 10, das mit der Umfangsfläche des hinteren Teils der Schneckenstange 120 in Berührung steht, an Ort und Stelle, und werden die beiden Flächen des Scheibenaxiallagers 10 dann mit den Axiallagern 12 im rollende Berührung gebracht.
Die Plattenaxiallager 14 sind dicht an den Außenflächen der Axiallager 12 befestigt und stützen die Rollbewegung der Axiallager 12 ab.
2 ist ein Schnitt mit der Darstellung der Dämpfungsarbeitsweise gegenüber einer Last in der axialen Richtung eines erfindungsgemäßen Betätigungselements für eine AGCS eines Fahrzeugs.
Die Last in der axialen Richtung, die in dem Rad erzeugt wird, wird dem Kolben 114 und der Schneckenstange 120 des Bestätigungselements 100 über den Hilfslenker 102 und den Steuerhebel 104 zugeführt. Die axiale Last ihrerseits wird direkt an das Scheibenaxiallager 10, das dicht an der Schneckenstange 120 befestigt ist, und nicht dicht an die Axiallager 12, die dicht an den beiden Flächen des Scheibenaxiallagers 10 befestigt sind, übertragen.
Insbesondere wird, wie in 2 dargestellt ist, die axiale Last dem unteren Bereich des Scheibenaxiallagers 10, das dicht an der Umfangsfläche der Schneckenstange 120 befestigt ist, zugeführt und verteilt und abgeleitet, ohne hierdurch direkt an die Axiallager 12 übertragen zu werden. Aus diesem Grund dämpft und verteilt, sogar wenn die axiale Last wirkt, das Scheibenaxiallager 10 die Last. Folglich ist die Haltbarkeit verbessert. Auch ist es möglich, die mit den herkömmlichen Betätigungselementen verbundenen Probleme, die Beschädigung des Kugellagers und das Geräusch infolge der Beschädigung, zu lösen.
Das Stoßabsorptionsmittel ist ein metallischer Trockenhülsenkörper 16. Das Stoßabsorptionsmittel ist dicht an der Außenfläche eines der Plattenaxiallager 14 angeordnet. Bevorzugt ist es dicht an der Außenfläche der Plattenaxiallager an der Kolbenseite des Betätigungselements angeordnet. Der metallische Trockenhülsenkörper 16 ist ein solcher nach Art eines Kreisrings und an der Umfangsfläche der Schneckenstange 120 angeordnet.
Wenn sich die Schneckenstange 120 an Ort und Stelle zusammen mit dem Drehantrieb des Motors 122 dreht, dreht sich die Schneckenstange 120 an Ort und Stelle innerhalb des metallischen Trockenhülsenkörpers 16 ohne Verwendung eines separaten Schmiermittels.
3 ist ein Schnitt mit der Darstellung der Stoßdämpfungsarbeitsweise gegenüber einer Last in der vertikalen Richtung zu einer Achse eines erfindungsgemäßen Betätigungselements für eine AGCS eines Fahrzeugs.
Die Last in der vertikalen Richtung zu der Achse, die in dem Rad erzeugt wird, wird dem Kolben 114 und der Schneckenstange 120 des Betätigungselements 100 zugeführt. Die Last in der vertikalen Richtung zu der Achse wird ihrerseits direkt an den metallischen Trockenhülsenkörper 16 übertragen, der dicht an der Umfangsfläche der Schneckenstange 120 befestigt ist. Der metallische Trockenhülsenkörper 16 führt einen Stoßabsorptionsvorgang zur Verteilung und Ableitung der Last in der vertikalen Richtung zu der Achse durch. Folglich wird die Last in der vertikalen Richtung an die Achse nicht direkt an die Axiallager 12 übertragen, was die Haltbarkeit des Verbindungspunkts zwischen der Schneckenstange und dem Motor verlängert.
Wie oben beschrieben ist bei einem erfindungsgemäßen Betätigungselement für eine AGCS eines Fahrzeugs eine neu gestaltete Stoßdämpfungs- und Stoßabsorptionsstruktur, die den Stoß (die Last in der axialen Richtung oder die Last in der vertikalen Richtung zu der Achse) fest aushalten kann, der in dem Rad erzeugt wird, an dem Übergangsbereich zwischen der Schneckenstange und dem Motor vorgesehen, um die Stöße in der axialen Richtung und in der vertikalen Richtung zu der Achse ohne weiteres zu dämpfen und zu absorbieren, dies sogar dann, wenn die Lasten dem Betätigungselement zugeführt werden, wodurch die Haltbarkeit des Übergangsbereichs zwischen der Schneckenstange und dem Motor des Betätigungselements verbessert wird.
Die Erfindung ist im Detail unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist für den Fachmann erkennbar, dass Änderungen an diesen Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch die Ansprüche definiert ist.

Claims

Betätigungselement (100) für eine AGCS eines Fahrzeugs, mit: einem sich geradlinig hin und her bewegenden Kolben (114), einer Schneckenstange (120), die mit dem hinteren Bereich des Kolbens (114) im Eingriff steht und sich an Ort und Stelle dreht, einem Antriebsmotor (122), der die Schneckenstange (120) an Ort und Stelle dreht, einem Stoßdämpfungsmittel zum Dämpfen einer Last in der axialen Richtung, wobei das Stoßdämpfungsmittel ein Scheibenaxiallager (10) aufweist, das an einer Umfangsfläche eines hinteren Bereichs der Schneckenstange (120) angeordnet ist, in welchem die Schneckenstange (120) mit dem Motor (122) verbunden ist, wobei das Scheibenaxiallager (10) sich mit der Schneckenstange (120) dreht und an zwei Stellen mit jeweils einem Axiallager (12) in rollende Berührung gebracht wird, und die Axiallager (12) an ihren Außenseiten jeweils von einem Plattenaxiallager (14) abgestützt werden, und einem Stoßabsorptionsmittel zum Absorbieren einer Last in der vertikalen Richtung zu der Achse, wobei das Stoßabsorptionsmittel ein metallischer Trockenhülsenkörper (16) ist, der dicht bei der Außenfläche eines der Plattenaxiallager (14) angeordnet ist, wobei das Stoßdämpfungsmittel und das Stoßabsorptionsmittel an einem Übergangsbereich zwischen der Schneckenstange (120) und dem Motor (122) vorgesehen sind.