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Die Erfindung betrifft einen Linearaktor sowie eine Vorrichtung zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus mit einem derartigen Linearaktor.
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Aus
DE 10 2014 206 142 A1 ist ein Linearaktor nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt geworden.
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Für einen einwandfreien Ablauf der Schaltvorgänge des Linearaktors ist eine auf die Schaltwege des Nockens in der Kulissenbahn abgestimmte Lage der Schaltrampen erforderlich. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, die einen einwandfreien Ablauf der Schaltvorgänge ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch den Linearaktor gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Linearaktors sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Linearaktor weist eine Verriegelungseinrichtung auf, mittels der eine gewählte Niveaulage verriegelt werden kann. Ein Verriegelungselement ist mit einer um eine Hubachse des Linearaktors herum ausgebildete Kulissenbahn versehen. Eine Verriegelungshülse des Verriegelungselementes ist mit mehreren über den Umfang verteilt und entlang der Hubachse in mehreren axialen Lagen angeordneten Verriegelungsanschlägen versehen. Ein axial benachbart zu der Verriegelungshülse angeordneter Rampenring des Verriegelungselementes ist mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten unteren Schaltrampen versehen. Die Verriegelungshülse und der Rampenring sind an ihren einander zugewandten Stirnseiten mit ineinandergreifenden Vorsprüngen und Ausnehmungen versehen. Auf diese Weise ist eine einwandfreie Lage des Rampenrings gegenüber der Verriegelungshülse und somit ein einwandfreier Ablauf der Schaltfolgen sichergestellt; die Schaltrampen haben ihre vorgesehene Drehlage in der Kulissenbahn aufgrund der formschlüssig ineinander greifenden Vorsprünge und Ausnehmungen.
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Der Eingriff der Vorsprünge und Ausnehmungen kann zudem sicherstellen, dass ein vorgesehener axialer Abstand zwischen der Verriegelungshülse und dem Rampenring eingestellt ist. In anderen Worten ausgedrückt: wenn dieser Eingriff nicht vorliegt, ist der vorgesehene axiale Abstand nicht eingestellt.
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Die Verriegelungshülse und der Rampenring können an ihren einander zugewandten Stirnseiten jeweils mit einer Schulter versehen sein, die zur Einstellung einer vorbestimmten axialen Lage des Rampenrings gegenüber der Verriegelungshülse aneinander anliegen. Wenn diese Schultern aneinander anliegen, ist sichergestellt, dass die Vorsprünge und Ausnehmungen ineinandergreifen. Demzufolge ist bei dieser vorteilhaften Weiterbildung sowohl die Drehlage als auch die axiale Relativlage der Verriegelungshülse und dem Rampenring auf einfache Art und Weise einstellbar.
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Es ist auch denkbar, sowohl die Drehlage als auch die axiale Relativlage der Verriegelungshülse und dem Rampenring mit den ineinandergreifenden Vorsprüngen und Ausnehmungen sicherzustellen; in diesem Fall sind die zuvor beschriebenen Schultern nicht erforderlich.
dessen Vorsprünge (40) und Ausnehmungen (39) mit ihren komplementär ausgebildeten Konturen formschlüssig ineinandergreifen.
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Die Vorsprünge und die Ausnehmungen greifen mit ihren vorzugsweise komplementär ausgebildeten Konturen formschlüssig ineinander. Zur Einstellung der vorgesehenen Drehlage des Rampenrings gegenüber der Verriegelungshülse kann es bei dieser Weiterbildung ausreichen, wenn der beispielsweise keil- oder trapezförmige oder gerundete Vorsprung in die komplementäre Ausnehmung eingreift. Am Beispiel des Keils kann es genügen, wenn die Keilspitze lediglich an einer Keilflanke der Ausnehmung anliegt. Wenn der Rampenring und die Verriegelungshülse weiter in Richtung aufeinander zu bewegt werden, gleitet der Vorsprung entlang der Keilflanke der Ausnehmung unter weiterer Relativdrehung, bis die Keilspitzen von Ausnehmung und Vorsprung axial fluchtend angeordnet sind.
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Die Verriegelungshülse und der Rampenring können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und darin gehaltert sein. Beispielsweise können der Rampenring und/oder die Verriegelungshülse mit dem Gehäuse verstemmt sein, so dass eine einwandfreie Befestigung in dem Gehäuse sicher gestellt ist.
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In bekannter Weise können die Schaltrampen und Verriegelungsanschläge die Kulissenbahn begrenzen.
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Der erfindungsgemäße Linearaktor kann in bekannter Weise eine Hubeinrichtung mit zwei entlang der Hubachse relativ zueinander verschiebbaren Hubteilen aufweisen, um eine gewünschte axiale Lage der beiden Hubteile zueinander und in der Anwendung als Niveauversteller ein gewünschtes Niveau des Fahrzeugaufbaus einzustellen. Die Hubeinrichtung kann durch einen Kugelgewindetrieb gebildet sein, dessen Gewindespindel und dessen Spindelmutter ein erstes und ein zweites Hubteil der Hubeinrichtung bilden.
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Der axiale Abstand der axialen Lagen der Verriegelungsanschläge legen den Niveauunterschied festlegt. Die unterschiedlichen Höhenniveaus werden nach Vorgabe des Fahrzeugherstellers eingerichtet.
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Der erfindungsgemäße Linearaktor ist für alle Anwendungen geeignet, in denen der Linearaktor dauerhaft in einer gewählten axialen Lage eine Last tragen muss; insbesondere eine Vorrichtung zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus kann mit einem erfindungsgemäßen Linearaktor versehen sein, der die Last des Fahrzeugaufbaus zumindest anteilig tragen kann. In dieser Anwendung können an einem vierrädrigen Fahrzeug insgesamt vier Linearaktoren eingesetzt werden, die anteilig das Gewicht des Fahrzeugaufbaus tragen, auch wenn der Linearaktor abgeschaltet ist.
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Der erfindungsgemäße Linearaktor kann Teil einer Vorrichtung zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus sein und entweder zwischen dem Fahrzeugaufbau und Fahrwerksfeder oder zwischen Fahrwerksfeder und Radträger angeordnet sein. Im ersten Fall kann der erfindungsgemäße Linearaktor am oberen Federteller der Fahrwerksfeder angeordnet sein; im zweiten Fall kann der erfindungsgemäße Linearaktor am unteren Federteller der Fahrwerksfeder angeordnet sein.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in insgesamt 14 Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Vorrichtung zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus mit einem erfindungsgemäßen Linearaktor in perspektivischer Darstellung und aufgebrochen,
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2 Bauteile aus 1 in perspektivischer Darstellung,
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3 weitere Bauteile aus 1 im Längsschnitt,
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4 eine Baugruppe einer Verriegelungseinrichtung des Linearaktors aus 1 in perspektivischer Darstellung
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5 eine Verriegelungshülse der Baugruppe aus 4 in perspektivischer Darstellung,
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6 die Verriegelungshülse der Baugruppe aus 4 im Längsschnitt
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7 die Verriegelungshülse aus 6 in Stirnansicht,
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8 einen Rampenring der Baugruppe aus 4 in perspektivischer Darstellung,
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9 den Rampenring aus 8 in einer Ansicht,
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10 eine modifizierte Baugruppe einer Verriegelungseinrichtung des Linearaktors aus 1 in perspektivischer Darstellung,
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11 einen Längsschnitt durch die Verriegelungshülse der Baugruppe aus 10,
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12 die Verriegelungshülse aus 11 in perspektivischer Darstellung,
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13 einen Rampenring der Baugruppe aus 10,
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14 den Rampenring aus 13 in perspektivischer Darstellung.
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Die 1, 2 und 3 zeigen eine Vorrichtung zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus mit einem erfindungsgemäßen Linearaktor 1, der eine einen Fahrzeugaufbau hebende Hubeinrichtung 2 aufweist sowie eine Verriegelungseinrichtung 3, die die Hubeinrichtung 2 an drei axialen Lagen formschlüssig überbrückt.
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Der in der 1 skizzierte Linearaktor 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen einem Fahrzeugaufbau (nicht abgebildet) und einem Radträger (nicht abgebildet) am unteren Federteller einer Fahrwerksfeder angeordnet. Die Hubeinrichtung 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Gewindetrieb 4 gebildet ist, und zwar durch einen Kugelgewindetrieb 5. Der Kugelgewindetrieb 5 weist eine Spindelmutter 6 sowie eine Gewindespindel 7 auf. In bekannter Weise sind Kugeln zwischen der Spindelmutter 6 und der Gewindespindel 7 angeordnet, die in einem endlosen Kugelkanal endlos umlaufen. Der endlose Kugelkanal wird gebildet durch schraubenförmig um die Spindelachse gewundene Kugelrillen der Spindelmutter 6 und der Gewindespindel 7 und durch einen hier nicht weiter abgebildeten Umlenkkanal, in dem die Kugeln von einem Anfang zu einem Ende der schraubenförmigen Kugelrillen umgelenkt werden.
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Die 1 zeigt eine radträgerseitig angeordnete Adapterhülse 8 der Vorrichtung, auf der der erfindungsgemäße Linearaktor 1 in diesem Ausführungsbeispiel angeordnet ist. Auf der Adapterhülse 8 ist die hohle Gewindespindel 7 unbeweglich gehaltert.
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Die Gewindespindel 7 bildet ein erstes Hubteil 11 und die Spindelmutter 6 bildet ein zweites Hubteil 12 der Hubeinrichtung 2.
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Ein Elektromotor 9 treibt die Spindelmutter 6 drehend an. Der Linearaktor 1 weist ein Gehäuse 10 auf, in dem der Kugelgewindetrieb 5, die Verriegelungseinrichtung 3 sowie eine Antriebsverbindung zwischen Elektromotor 9 und die darin drehbar gelagerte Spindelmutter 6 untergebracht sind. Am Gehäuse 10 ist ein nicht abgebildeter unterer Federteller abgestützt, der eine Fahrwerksfeder (nicht abgebildet) trägt. Unter Betätigung des Linearaktors 1 verfährt das zweite Hubteil 12 gegenüber dem ersten Hubteil 11 entlang einer Hubachse, so dass der Fahrzeugaufbau angehoben oder abgesenkt wird. In diesem Ausführungsbeispiel verlagern gegenüber der radträgerseitigen Adapterhülse 8: das Gehäuse 10 mit der Spindelmutter 6 sowie mit dem Elektromotor 9, der an dem Gehäuse 10 gehaltert ist.
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Die auf das Gehäuse 10 wirkende Last des Fahrzeugaufbaus wird in einer gewählten Niveaulage des Fahrzeugaufbaus über die Verriegelungsein-richtung 3 in die Adapterhülse 8 geleitet und radträgerseitig abgestützt.
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Die 2 und 3 zeigen deutlich ein als Verriegelungsring 16 ausgebildetes Anschlagelement 19. Der Verriegelungsring 16 ist mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Nocken 18 versehen. Der Verriegelungsring 16 ist über ein Lager 34 drehbar und axial unverschieblich an der Gewindespindel 7 gelagert.
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4 zeigt eine Baugruppe des erfindungsgemäßen Linearaktors mit den folgenden unbeweglich miteinander verbundenen Bauteilen: Das Gehäuse 10 ist als ringförmige Manschette 35 ausgebildet und umfasst ein Verriegelungselement 29, das eine Verriegelungshülse 13 sowie einen Rampenring 15 aufweist.. Im Inneren der Baugruppe ist deutlich eine Kulissenbahn 17 zu erkennen, die im Ausführungsbeispiel endlos umlaufend ausgeführt ist. In die Kulissenbahn 17 greifen die hier nicht abgebildeten Nocken 18 des Verriegelungsrings 16 ein.
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Der Verriegelungsring 16 wird während eines vollständigen Umlaufs um die Kulissenbahn 17 entlang der Hubachse verlagert. Die Hubachse ist im Ausführungsbeispiel zugleich die Drehachse des Kugelgewindetriebes 5. Die Nocken 18 kommen in drei unterschiedlichen axialen Lagen zur Anlage an Verriegelungsanschläge 20, 21, 22 der Verriegelungseinrichtung 3, von denen in dieser Abbildung lediglich der untere Verriegelungsanschlag 22 zu sehen ist, der am Innenumfang der Verriegelungshülse 13 ausgebildet ist. In der Anschlagsituation bestimmen die Nocken ein axiales Niveau des Fahrzeugaufbaus und tragen die wirkende Last des Fahrzeugaufbaus. Im Ausführungsbeispiel trägt der Verriegelungsring 16 an seinem Außenumfang drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Nocken 18.
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5 zeigt die Verriegelungshülse 13 als Einzelteil in perspektivischer Darstellung. Sie weist einen äußeren Mantel 35 auf, der im Ausführungsbeispiel vollumfänglich geschlossen ausgeführt ist. Am Innenumfang des Mantels 35 ist die Kulissenbahn 17 nutförmig ausgebildet. Die Kulissenbahn 17 ist hier in den Mantel 35 eingearbeitet. Material des Mantels ist unter Bildung der Kulissenbahn 17 verdrängt, die von Nutwänden 36 begrenzt ist.
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Drei über den Umfang verteilt angeordnete obere Verriegelungsanschläge 20 sind an der Verriegelungshülse 13 ausgebildet. Drei über den Umfang verteilt angeordnete mittlere Verriegelungsanschläge 21 sind an Verriegelungsansätzen 23 ausgebildet. Drei über den Umfang verteilt angeordnete untere Verriegelungsanschläge 22 sind an dem unteren Ende der Verriegelungshülse 13 angeordnet. Die Verriegelungsanschläge 20, 21, 22 bilden Nutwände 36 der Kulissenbahn 17.
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Die drei Verriegelungsansätze 23 sind vollumfänglich von den Nocken 18 des Verriegelungsringes 16 umfahrbar. Sie sind einstückig mit dem Mantel 35 der Verriegelungshülse 13 verbunden. Die Verriegelungsansätze 23 tragen sowohl die mittleren Verriegelungsanschläge 21 als auch mittlere Schaltrampen 25, entlang denen die Nocken 18 gleiten können um eine Verdrehung des Verriegelungsrings 16 zu bewirken. Die Schaltrampen bilden ebenfalls Nutwände 36 der Kulissenbahn 17.
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Die oberen Verriegelungsanschläge 20 legen eine tiefe Lage des Fahrzeugaufbaus fest. Die mittleren Verriegelungsanschläge 21 legen eine mittlere Lage des Fahrzeugaufbaus fest. Die unteren Verriegelungsanschläge 22 legen eine obere Lage des Fahrzeugaufbaus fest. In jeder dieser Lagen liegen die drei Nocken 18 an den Verriegelungsanschlägen 20, 21, 22 der gewählten Lage an.
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6 zeigt deutlich die Lage der drei axial hintereinander angeordneten Verriegelungsanschläge 20, 21, 22. Ferner sind obere Schaltrampen 26 zu erkennen, von denen jeweils zwei etwa keilförmig angeordnet sind und in der Keilspitze den oberen Verriegelungsanschlag 20 bilden. Am unteren Ende der Verriegelungshülse 13 sind an deren Stirnseite über den Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen 39 ausgebildet.
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Die 5 und 6 zeigen an einer Stirnseite der Verriegelungshülse 13 drei über den Umfang verteilt angeordnete keilförmige Ausnehmungen 39 sowie eine Schulter 27, die durch die drei Ausnehmungen 39 unterbrochen ist.
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7 zeigt die Verriegelungshülse 13 in einer Stirnansicht; der lichte Durchmesser ist etwas größer als der Außendurchmesser des Verriegelungsrings 16, so dass der Verriegelungsring 16 entlang der Verriegelungshülse 13 verlagert werden kann. Die radiale Tiefe der Kulissenbahn 17 ist so bemessen, das die Nocken 18 des Verriegelungsringes 16 einwandfrei eingreifen und mit den Nutwänden 36 zusammenarbeiten können.
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Die 8 und 9 zeigen den Rampenring 15, der einen äußeren ringförmigen Abschnitt 38 aufweist, an dessen einer Stirnseite mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Vorsprünge 40 ausgebildet sind. An dieser Stirnseite ist eine Schulter 28 ausgebildet, die durch die Vorsprünge 40 unterbrochen ist. Der Außendurchmesser des ringförmigen Abschnitts 38 ist im Ausführungsbeispiel so groß wie der Außendurchmesser der Verriegelungshülse 13.
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Die Vorsprünge 40 greifen in der vorgesehenen Drehlage von Verrieglungshülse 13 und Verriegelungsring 16 in die Ausnehmungen 39 der Verriegelungshülse 13. Die Vorsprünge 40 und die Ausnehmungen sind etwa keil- oder trapezförmig ausgebildet; auf diese Weise ist ein Eingreifen der freien Spitzen der Vorsprünge 40 in die erweiterten Enden der Ausnehmungen 39 auch dann gewährleistet, wenn eine Abweichung von der vorbestimmte Drehlage des Rampenrings 15 und der Verriegelungshülse 13 zueinander vorliegt. Unter dem Eintauchen dieser Vorsprünge 40 in die Ausnehmungen 39 kommen die Spitzen der Vorsprünge zur Anlage an Flanken der Ausnehmungen, so dass eine Relativdrehung zwischen Rampenring 15 und Verriegelungshülse 13 erfolgt. In der vorgesehenen Drehlage liegen die Spitzen der Vorsprünge 40 und der Ausnehmungen 39 axial fluchtend hintereinander und ein einwandfreies formschlüssiges Ineinandergreifen der Vorsprünge 40 und Ausnehmungen 39 ist gewährleistet.
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Die Schultern 27, 28 der Verriegelungshülse 13 und des Rampenrings 15 liegen aneinander an, wenn die vorgesehene Drehlage und die vorgesehene axiale Lage des Rampenrings 15 gegenüber der Verriegelungshülse 13 eingestellt ist.
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Am Innenumfang des ringförmigen Abschnitts 38 sind über den Umfang verteilt angeordnete Schaltrampen 24 radial beabstandet zum Außenumfang des ringförmigen Abschnitts 38 angeordnet. Die Schaltrampen 24 sind an Rampenfingern 41, 42 ausgebildet. Die Rampenfinger 41, 42 greifen in die nutförmige Kulissenbahn 17 der Verriegelungshülse 13 ein, wie insbesondere der 4 zu entnehmen ist. Die axial kürzeren Rampenfinger 41 sind den unteren Verriegelungsanschlägen 22 zugeordnet. Die axial längeren Rampenfinger 42 sind den mittleren Verriegelungsanschlägen 21 zugeordnet.
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Die Schaltwege des erfindungsgemäßen Linearaktors entsprechen den Schaltwegen, wie sie in der
deutschen Patentanmeldung 10 2015 215 242.1 auf den Seiten
15 bis
21 zu den
15 bis
20 beschrieben sind. Insoweit werden die angegebenen Textstellen und Figuren als zur Erfindung gehörend in Bezug genommen.
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Mit dem hier beschriebenen Linearaktor kann mit einer geeigneten Abfolge von Betätigungen der Hubeinrichtung jede der axialen Lagen direkt angesteuert werden. Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Anordnung von Schaltrampen, die ein Verdrehen des Anschlagelementes oder des Verriegelungsrings in beiden Drehrichtungen ermöglicht, in Kombination mit entsprechender Betätigung der Hubeinrichtung. Der in der Kulissenbahn vollumfänglich umfahrbare Verriegelungsansatz unterstützt dieses direkte Anfahren in vorteilhafter Weise.
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Die in den 10 bis 14 abgebildete Baugruppe einer modifizierten Verriegelungeinrichtung 43 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Verriegelungseinrichtung 3 lediglich durch ein modifiziertes Verriegelungselement 46, das einen modifizierten Rampenring 44 und eine modifizierte Verriegelungshülse 45 aufweist: an dem Rampenring 44 sind lediglich die kürzeren Rampenfinger 41 ausgebildet, wie insbesondere den 13 und 14 zu entnehmen ist. Die längeren Rampenfinger sind weggefallen und in die Verriegelungshülse 45 als Rampenansatz 47 integriert, wie insbesondere den 11 und 12 zu entnehmen ist. Die Rampenansätze 47 sind ebenso wie der Verriegelungsansatz 23 einstückig an die Verriegelungshülse 45 angeformt. Die Rampenansätze 47 begrenzen die Kulissenbahn 17. Die Kontur der Rampenansätze 47 ist demzufolge Teil der Nutwände 36 der nutförmigen Kulissenbahn 17.
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Die 13 und 14 zeigen deutlich den Rampenring 44, der lediglich mit den kürzeren Rampenfingern 41 versehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearaktor
- 2
- Hubeinrichtung
- 3
- Verriegelungseinrichtung
- 4
- Gewindetrieb
- 5
- Kugelgewindetrieb
- 6
- Spindelmutter
- 7
- Gewindespindel
- 8
- Adapterhülse
- 9
- E-Motor
- 10
- Gehäuse
- 11
- erstes Hubteil
- 12
- zweites Hubteil
- 13
- Verriegelungshülse
- 14
-
- 15
- Rampenring
- 16
- Verriegelungsring
- 17
- Kulissenbahn
- 18
- Nocken
- 19
- Anschlagelement
- 20
- oberer Verriegelungsanschlag
- 21
- mittlerer Verriegelungsanschlag
- 22
- unterer Verriegelungsanschlag
- 23
- Verriegelungsansatz
- 24
- untere Schaltrampe
- 25
- mittlere Schaltrampe
- 26
- obere Schaltrampe
- 27
- Schulter
- 28
- Schulter
- 29
- Verriegelungselement
- 30
-
- 31
-
- 32
-
- 33
-
- 34
- Lager
- 35
- Mantel
- 36
- Nutwand
- 37
- ringförmige Manschette
- 38
- ringförmiger Abschnitt
- 39
- Ausnehmung
- 40
- Vorsprung
- 41
- kürzerer Rampenfinger
- 42
- längerer Rampenfinger
- 43
- Verriegelungseinrichtung
- 44
- Rampenring
- 45
- Verriegelungshülse
- 46
- Verriegelungselement
- 47
- Rampenansatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014206142 A1 [0002]
- DE 102015215242 [0051]
