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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines Zapfens in einer in ein Gehäuse eingesetzten Lagerbuchse sowie einen Aktuator mit einem Gehäuse und einem eine Spindel aufweisenden Spindelantrieb, wobei die Spindel mit mindestens einem Aufschraubzapfen verbunden ist.
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Durch die
DE 10 2014 206 934 A1 wurde ein zweifach wirkender Aktuator, auch Stellmotor oder kurz Steller genannt, für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Der Aktuator ist mittig am Achsträger des Kraftfahrzeuges befestigt und wirkt gleichzeitig auf die Lenkung der beiden Hinterräder. Der Aktuator weist einen Spindelantrieb, bestehend aus Spindel und Spindelmutter, auf, welche drehbar im Gehäuse gelagert und axial fixiert ist. Die Spindelmutter wird über einen Elektromotor angetrieben und bewirkt eine Axialverschiebung der Spindel nach der einen oder anderen Seite. Die Spindel weist einen etwa mittig angeordneten Gewindeabschnitt mit einem Bewegungsgewinde, welches in Eingriff mit der Spindelmutter steht, sowie zwei Spindelenden auf, welche jeweils mit Lagerhülsen verbunden sind, die ihrerseits gleitend im Gehäuse geführt sind. An den Lagerhülsen, auch Aufschraubzapfen genannt, sind Gelenkgabeln für eine Verbindung mit einem Lenkgestänge angeordnet. Bekannt sind auch einfach wirkende Aktuatoren, auch Einzelsteller genannt, welche jeweils nur auf die Lenkung eines Hinterrades wirken.
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Ein Problem bei der Lagerung des Lager- oder Aufschraubzapfens im Gehäuse besteht darin, das optimale Radialspiel zu finden, wobei Fertigungsungenauigkeiten eine Rolle spielen können. Einerseits ist ein zu hohes Radialspiel zu vermeiden, andererseits würde ein zu geringes Radialspiel möglicherweise zu einer Schwergängigkeit oder zum Klemmen des Zapfens innerhalb der Lagerbuchse führen.
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Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagerbuchse, welche in das Gehäuse eingesetzt ist und in welcher der Zapfen gleitet, aus Kunststoff besteht und in axialer Richtung gestaucht ist. Durch die Stauchung verkürzt sich einerseits die Länge der Lagerbuchse in axialer Richtung, während andererseits ihr Querschnitt (in radialer Richtung) wächst. Da die Lagerhülse mit ihrem Außendurchmesser an einer Gehäusebohrung anliegt, wird der Innendurchmesser kleiner und damit auch der Radialspalt zwischen der Lagerfläche der Lagerbuchse und dem Außendurchmesser des Zapfens. Die Stauchung erfolgt in dem Maße, dass das Radialspiel auf ein optimales Maß reduziert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die für die Lagerung benötigten Teile, also der Zapfen einerseits und die Lagerbuchse andererseits relativ kostengünstig, d. h. mit relativ groben Toleranzen hergestellt werden können, da das endgültige Radialspiel anschließend durch die Stauchung der Lagerbuchse eingestellt wird.
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Gemäß der Erfindung weist das Gehäuse einen festen axialen Anschlag, an welchem die Lagerbuchse mit ihrer ersten Stirnfläche abgestützt ist, sowie einen axial beweglichen Anschlag, an welchem sich die zweite Stirnfläche der Lagerbuchse abstützt, auf. Die Lagerbuchse ist somit in axialer Richtung im Gehäuse eingespannt, wobei der bewegliche Anschlag eine Axial- oder Stauchkraft auf die Lagerbuchse ausübt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der bewegliche Anschlag als Verschlussring ausgebildet, welcher axial gleitend im Gehäuse geführt ist und nach der Stauchung axial fixiert wird. Damit wird die Druckspannung in der Lagerbuchse aufrechterhalten.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Verschlussring durch einen einstückig mit dem Gehäuse ausgebildeten Ringwulst gesichert, welcher durch Verstemmen oder Rollieren des Gehäusematerials erzeugt wird. Das Aufbringen der erforderlichen Axialkraft erfolgt durch eine kraftgesteuerte Rolliereinrichtung. Die aufzubringende Axialkraft ist damit ein Maß für das einzustellende Radialspiel.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse eine Ringnut auf, in welcher einerseits der in axialer Richtung gleitend angeordnete Verschlussring aufgenommen und andererseits ein Deformationselement angeordnet ist. Letzteres wirkt als verformbares Widerlager zur Erzeugung einer Reaktionskraft auf den Verschlussring. Das Deformationselement ist mit der Kunststofflagerbuchse in Bezug auf den Verformungsweg parallel geschaltet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Deformationselement ringförmig und einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. Es kann bevorzugt durch spangebende Bearbeitung des Gehäuses hergestellt werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lageranordnung als Schublager ausgebildet, d. h. der Zapfen führt in der Lagerbuchse eine reine Axialbewegung aus.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei einem Aktuator mit einem Spindelantrieb vorgesehen, dass der mit der Spindel verbundene Aufschraubzapfen wie oben erläutert gelagert ist. Damit wird der Vorteil erreicht, dass das radiale Lagerspiel nach Montage des Spindelantriebes und des Aufschraubzapfens im Aktuator auf das gewünschte Maß eingestellt werden kann. Dazu wird das Material des Gehäuses über den Verschlussring gedrückt oder rolliert, so dass die Lagerbuchse durch den Verschlussring gestaucht wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
- 1 einen Aktuator mit einem Spindelantrieb nach dem Stand der Technik,
- 2 eine erfindungsgemäße Lageranordnung für einen Aktuator und
- 2a ein Detail E aus 2.
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1 zeigt einen durch den Stand der Technik bekannten Aktuator 1 für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges mit einem Gehäuse 2, in welchem ein Spindelantrieb 3 aufgenommen ist. Der Spindelantrieb 3 umfasst eine drehbar im Gehäuse 2 gelagerte Spindelmutter 4, welche mit einer Spindel 5 über ein Bewegungsgewinde 6 in Eingriff steht. Die Spindelmutter 4 wird von einem Elektromotor 7 über einen Riementrieb 8 angetrieben. Die Spindel 5, welche - was nicht dargestellt ist - gegen Verdrehen gesichert ist, führt eine Axialbewegung aus, welche auf zwei Aufschraubzapfen 9, 10 übertragen wird. Die Aufschraubzapfen 9, 10 sind an ihren äußeren Enden mit Gelenkanschlüssen 11, 12 verbunden und werden in Gleit- oder Schublagern 13, 14 gegenüber dem Gehäuse 2 geführt. Das Gehäuse 2 des Aktuators 1 ist über Befestigungsöffnungen 15, 16 an der Fahrzeugstruktur mittig zwischen den Hinterrädern des Fahrzeuges befestigt. Die Gelenkanschlüsse 11,12 sind mit nicht dargestellten Lenkgestängen zur Lenkung der Hinterräder verbunden. Der Aktuator 1 wirkt somit gleichzeitig auf beide Hinterräder.
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2 und 2a zeigen eine erfindungsgemäße Lageranordnung 20 mit einem Zapfen 21, auch Aufschraubzapfen 21 genannt, und einer in ein Gehäuse 22 eingesetzter Lagerbuchse 23, welche aus Kunststoff hergestellt ist und eine erste Stirnfläche 23a sowie eine zweite Stirnfläche 23b aufweist. Der Aufschraubzapfen 21, der eine Achse a aufweist, entspricht einem der Aufschraubzapfen 9, 10 gemäß 1, welche mit der Spindel 5 verbunden sind. Das Gehäuse 22 entspricht dem Gehäuse 2 des Aktuators 1 gemäß 1. Anstelle der Gleitlager 13, 14 gemäß 1 ist in 2 erfindungsgemäß die Lagerbuchse 23 vorgesehen. Das Gehäuse 22 weist eine Stufenbohrung 24 mit einer ersten Bohrung 24a und einem Axialanschlag 24b auf. An die erste Bohrung 24a schließt sich eine zweite Bohrung 24c mit einem größeren Durchmesser an, welche auch als Ringnut 24c bezeichnet wird. In der Ringnut 24c ist ein axial verschiebbarer beweglicher Anschlag 25, ausgebildet als Verschlussring 25, gleitend aufgenommen. In der Ringnut 24c ist ferner ein Deformationselement 26 angeordnet, welches ringförmig und einstückig mit dem Gehäuse 22 ausgebildet ist. Das Deformationselement 26 ist als Einzelheit E in 2a dargestellt: Es wirkt als verformbarer Anschlag und Widerlager gegenüber dem verschiebbaren Verschlussring 25, welcher durch einen Ringwulst 27 im Gehäuse 22 in axialer Richtung fixiert ist. Der Ringwulst 27, der einstückig mit dem Gehäuse 22 ausgebildet ist, wird durch Rollieren, d. h. eine plastische Verformung des Materials des Gehäuses 22 hergestellt.
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Das Radialspiel zwischen dem Aufschraubzapfen 21 und der Lagerbuchse 23 wird wie folgt eingestellt: Zunächst werden die Lagerbuches 23 und der Verschlussring 25 in die Stufenbohrung 24 des Gehäuses 22 eingesetzt, wobei der Ringwulst 27 noch nicht ausgeformt ist. Anschließend wird der Aufschraubzapfen 21 - noch mit relativ viel Radialspiel - in die Lagerbuchse 23 eingesetzt. Danach wird mittels einer nicht dargestellten, kraftgesteuerten Rolliereinrichtung der Ringwulst 27 hergestellt, indem das Material des Gehäuses 22 über die Außenseite des Verschlussringes 25 verdrängt wird, wobei der Verschlussring 25 gleichzeitig mit einer definierten Axialkraft in axiale Richtung gegen das Deformationselement 26 und die zweite Stirnfläche 23b der Lagerbuchse 23 gepresst wird. Damit erfolgt eine Stauchung der Lagerbuchse 23, welche bei dem Stauchvorgang ihren Ringquerschnitt vergrößert und damit das Radialspiel verringert. Das Deformationselement 26, welches in Bezug auf den Verformungsweg parallel zur Lagerbuchse 23 geschaltet ist, wird bei dem Stauchvorgang ebenfalls verformt.
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Die Querschnitte des Aufschraubzapfens 21 und der Lagerbuchse 23 sind bevorzugt kreisförmig, jedoch sind von der Kreisform abweichende Querschnitte, z. B. Polygonquerschnitte nicht ausgeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktuator
- 2
- Gehäuse
- 3
- Spindelantrieb
- 4
- Spindelmutter
- 5
- Spindel
- 6
- Bewegungsgewinde
- 7
- Elektromotor
- 8
- Riementrieb
- 9
- Aufschraubzapfen
- 10
- Aufschraubzapfen
- 11
- Gelenkanschluss
- 12
- Gelenkanschluss
- 13
- Gleitlager
- 14
- Gleitlager
- 15
- Befestigungsöffnung
- 16
- Befestigungsöffnung
- 20
- Lageranordnung
- 21
- Zapfen / Aufschraubzapfen
- 22
- Gehäuse
- 23
- Lagerbuchse
- 23a
- erste Stirnfläche
- 23b
- zweite Stirnfläche
- 24
- Stufenbohrung
- 24a
- erste Bohrung
- 24b
- axialer Anschlag
- 24c
- zweite Bohrung / Ringnut
- 25
- Verschlussring
- 26
- Deformationselement
- 27
- Ringwulst
- a
- Achse
