DE102017214320A1

DE102017214320A1 - Actuator of a rear axle steering for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102017214320A1
Application number: DE102017214320.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Graeuler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2037-08-18
Also published as: DE102017214320B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges, unfassend ein Gehäuse, eine gegenüber dem Gehäuse axial verschiebbare Spindel (5) mit mindestens einem Befestigungsende (9) und mindestens einen Lagerzapfen (11) mit einer Befestigungsöffnung (12), in welcher das mindestens eine Befestigungsende (9) aufgenommen und axial fixiert ist.
Es wird vorgeschlagen, dass das Befestigungsende (9) einerseits mit dem Lagerzapfen (11) verschraubt und andererseits über einen konisch ausgebildeten Ring (13) gegenüber dem Lagerzapfen (11) abgestützt und verspannt ist.

The invention relates to an actuator of a rear axle steering a motor vehicle, comprising a housing, a relative to the housing axially displaceable spindle (5) with at least one attachment end (9) and at least one bearing pin (11) with a mounting opening (12), in which the at least one Attaching (9) is received and fixed axially.
It is proposed that the fastening end (9) on the one hand screwed to the bearing pin (11) and on the other hand via a conical ring (13) relative to the bearing pin (11) is supported and clamped.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an actuator of a rear axle steering of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

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 ist über einen Elektromotor antreibbar 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 über eine Gewindehülse mit einer Lagerhülse verbunden sind, die ihrerseits gleitend im Gehäuse geführt ist. An den Lagerhülsen, auch Aufschraubzapfen genannt, sind Gelenkgabeln für eine Verbindung mit einem Lenkgestänge angeordnet.By the DE 10 2014 206 934 A1 was a dual-acting actuator, also called servomotor or short actuator known for a rear axle steering a motor vehicle. The actuator is mounted centrally on the axle of the motor vehicle and at the same time acts on the steering of the two rear wheels. The actuator has a spindle drive, consisting of spindle and spindle nut, which is rotatably mounted in the housing and axially fixed. The spindle nut is driven by an electric motor and causes an axial displacement of the spindle to one side or the other. The spindle has an approximately centrally disposed threaded portion with a movement thread, which is in engagement with the spindle nut, and two spindle ends, which are each connected via a threaded sleeve with a bearing sleeve, which in turn is slidably guided in the housing. On the bearing sleeves, also called Aufschraubzapfen, joint forks are arranged for connection to a steering linkage.

Bei derartigen Aktuatoren kann es zu einer kritischen Beanspruchung der Spindel kommen, wenn auf die am Lagerzapfen befestigte Gabel nicht nur Axialkräfte, sondern auch Querkräfte und daraus resultierende Biegemomente wirken. Letztere können zu einer erhöhten Biegebeanspruchung im Bereich des Befestigungsendes der Spindel kommen.In such actuators, it can lead to a critical stress on the spindle when acting on the fork mounted on the fork not only axial forces, but also lateral forces and resulting bending moments. The latter can lead to an increased bending stress in the region of the attachment end of the spindle.

Die Erfindung befasst sich mit der Anpassung der Verbindung zwischen Spindel und Lagerzapfen an die vorgenannten Beanspruchungen.The invention is concerned with the adaptation of the connection between the spindle and bearing pin to the aforementioned stresses.

Die Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention comprises the features of claim 1. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Befestigungsende der Spindel einerseits in den Lagerzapfen eingeschraubt und andererseits über einen konisch ausgebildeten Ring gegenüber dem Lagerzapfen abgestützt und verspannt ist. Damit wird der Vorteil erreicht, dass der Einspannquerschnitt des Befestigungsendes im Lagerzapfen weniger stark beansprucht und daher keiner Bruchgefahr ausgesetzt ist. Ein von außen aufgebrachtes, auf den Lagerzapfen wirkendes Biegemoment wird durch den konisch ausgebildeten Ring, welcher vorzugsweise eine konische Außenfläche und eine konische Innenfläche aufweist, mittelbar auf die Spindel übertragen. Es ergeben sich große Flächen für die Abstützung der Spindel gegenüber dem Lagerzapfen ergeben als ohne den konisch ausgebildeten Ring bzw. die Kegelscheibe. Das Einschraubgewinde wird entlastet, da es nicht mehr durch eine derartige Biegebeanspruchung belastet wird. Grundsätzlich ist dieses Prinzip einer partiellen Abstützung mittels einer so genannten Kegelscheibe bekannt, z. B. durch die DE 10 2005 025 551 A1 der Anmelderin, jedoch in einer anderen Anwendung, nämlich für einen konisch ausgebildeten Kugelzapfen, welcher an einem Querträger befestigt ist.According to the invention it is provided that the attachment end of the spindle is screwed on the one hand in the bearing journal and on the other hand supported and clamped over a conical ring relative to the bearing pin. Thus, the advantage is achieved that the Einspannquerschnitt the mounting end in the journal less stressed and therefore no risk of breakage is exposed. An externally applied, acting on the bearing pin bending moment is transmitted indirectly through the conical ring, which preferably has a conical outer surface and a conical inner surface, on the spindle. This results in large areas for the support of the spindle relative to the bearing pin revealed as without the conical ring or the conical disk. The screw thread is relieved, since it is no longer burdened by such a bending stress. Basically, this principle of partial support by means of a so-called conical disk is known, for. B. by the DE 10 2005 025 551 A1 the applicant, but in another application, namely for a conical ball pin, which is fixed to a cross member.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der konisch ausgebildete Ring, auch Ringkörper genannt, eine konisch ausgebildete Außenfläche (Kegelaußenfläche) und eine konisch ausgebildete Innenfläche (Kegelinnenfläche) auf, welche jeweils mit einer konisch ausgebildeten Innenfläche an der Stirnseite des Lagerzapfens und einer konisch ausgebildeten Außenfläche an der Spindel reibschlüssig zusammenwirken. Mittels des Befestigungsgewindes zwischen dem Befestigungsende und der Befestigungsöffnung des Lagerzapfens wird die Spindel mit ihrem Konus über den Ringkörper in axialer Richtung verspannt, wobei gleichzeitig eine relativ hohe Flächenpressung auftritt. Über diese konischen Ringflächen wird ein Biegemoment vom Lagerzapfen auf die Spindel übertragen.According to a preferred embodiment, the conical ring, also called annular body, a conical outer surface (cone outer surface) and a conical inner surface (inner cone surface), each with a conical inner surface on the end face of the journal and a conical outer surface of the Frictionally cooperate spindle. By means of the fastening thread between the attachment end and the attachment opening of the journal, the spindle is braced with its cone on the ring body in the axial direction, at the same time a relatively high surface pressure occurs. About this conical annular surfaces a bending moment is transmitted from the journal to the spindle.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform stützt sich der konisch ausgebildete Ringkörper, auch Kegelscheibe genannt, einerseits an einem Außensitz am Lagerzapfen und andererseits an einem Innensitz an der Spindel ab. Durch diese Gestaltung wird eine Spitzenbeanspruchung geglättet bzw. herabgesetzt.According to a further preferred embodiment, the conically shaped annular body, also called a conical disk, is supported, on the one hand, on an outer seat on the bearing journal and, on the other hand, on an inner seat on the spindle. By this design, a peak stress is smoothed or reduced.

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 einer Hinterachslenkung mit einem Spindelantrieb und
2 eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen Spindel und Lagerzapfen in vergrößerter Darstellung (Einzelheit E aus 1).

An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below, which may result from the description and / or the drawing further features and / or advantages. Show it

1 an actuator of a rear axle steering with a spindle drive and
2 an inventive compound between the spindle and bearing pin in an enlarged view (detail e out 1 ).

1 zeigt einen Aktuator 1, mit einem Gehäuse 2, welches z. B. an einem Achsträger (ohne Bezugszahl) eines Kraftfahrzeuges befestigt ist. Der Aktuator 1 weist zwei diametral zueinander angeordnete Gabeln mit Anlenkachsen 3, 4 zur Verbindung mit nicht dargestellten Spurlenkern oder Radträgern auf. Der Aktuator 1 umfasst einen Spindelantrieb mit einer axial verschiebbaren Spindel 5, welche über eine Spindelmutter 6 von einem Elektromotor 7 antreibbar, d. h. verstellbar ist. Die Spindel 5 weist im Bereich der Spindelmutter 6 ein als Trapezgewinde ausgebildetes, selbsthemmendes Bewegungsgewinde 5a auf, welches mit einem entsprechenden Innengewinde 6a der Spindelmutter 6 in Eingriff steht. Bei Rotation der Spindelmutter 6 führt die Spindel 5, welche auf nicht dargestellte Weise am Verdrehen gehindert ist, eine Axialbewegung (in der Zeichnung) nach rechts oder links aus. Die Spindel 5 weist zwei entgegengesetzt zueinander angeordnete Spindel- oder Befestigungsenden 8, 9 auf, welche ihrerseits fest mit Lagerzapfen 10, 11 verbunden sind. Diese Verbindung ist als Einzelheit E in vergrößerter Darstellung in 2 gezeigt. Die Lagerzapfen 10, 11 sind gehäuseseitig in Gleitlagern (ohne Bezugszahl) geführt und mit den Gabeln, welche die Anlenkachsen 3, 4 aufweisen, verbunden. 1 shows an actuator 1 , with a housing 2 which z. B. is attached to an axle (without reference number) of a motor vehicle. The actuator 1 has two diametrically arranged forks with pivot axes 3 . 4 for connection with toe links or wheel carriers, not shown. The actuator 1 comprises a spindle drive with an axially displaceable spindle 5 which has a spindle nut 6 from an electric motor 7 drivable, that is adjustable. The spindle 5 points in the area of the spindle nut 6 designed as a trapezoidal thread, self-locking movement thread 5a on, which with a corresponding internal thread 6a the spindle nut 6 engaged. at Rotation of the spindle nut 6 leads the spindle 5 , which is prevented in a manner not shown from twisting, an axial movement (in the drawing) to the right or left. The spindle 5 has two oppositely disposed spindle or mounting ends 8th . 9 on which in turn fixed with bearing pin 10 . 11 are connected. This connection is as a detail e in an enlarged view in 2 shown. The journals 10 . 11 are guided on the housing side in plain bearings (without reference number) and with the forks, which are the articulation axes 3 . 4 have connected.

2 zeigt die in 1 mit E bezeichnete Einzelheit, d. h. eine erfindungsgemäße Verbindung der Spindel 5 mit dem Lagerzapfen 11. Das Spindelende 9 ist als Befestigungsende 9 ausgebildet und weist einen ersten Abschnitt a1 mit einem Außengewinde 9a sowie einen zweiten, sich an den ersten Abschnitt a1 anschließenden Abschnitt a2 auf, welcher konisch ausgebildet ist und anschließend in einen zylindrischen Bereich der Spindel 5 übergeht. Der Lagerzapfen 11 weist eine als Sacklochbohrung 12 ausgebildete Befestigungsöffnung 12 auf, welche einen ersten, ein Innengewinde 12a aufweisenden Abschnitt b1 sowie einen zweiten, daran anschließenden, konisch ausgebildeten Bereich b2 aufweist. Das Außengewinde 9a und das Innengewinde 12a sind als Befestigungsgewinde ausgebildet. Der konische oder kegelförmige Bereich b2 erstreckt sich bis zur Stirnseite 11a des Lagerzapfens 11. Zwischen dem zweiten, konisch ausgebildeten Bereich a2 des Spindelendes 9 und dem zweiten konisch ausgebildeten Bereich b2 des Lagerzapfens 11 ist ein konisch ausgebildeter Ring 13, auch Ringkörper genannt, angeordnet, welcher eine konisch ausgebildete Innenfläche 13a, kurz Kegelinnenfläche 13a, und eine konisch ausgebildete Außenfläche 13b, kurz Kegelaußenfläche 13b, aufweist. Der Ringkörper 13 wird daher auch als Kegelscheibe 13 bezeichnet. Der zweite konisch ausgebildete Bereich a2 des Spindelendes 9 bildet einen Innensitz für die Kegelinnenfläche 13a, und der zweite konisch ausgebildete Bereich b2 des Lagerzapfens 11 bildet einen Außensitz für die Kegelaußenfläche 13b. Es ist ersichtlich, dass sich hier große Flächen für die Abstützung der Spindel gegenüber dem Lagerzapfen ergeben als ohne die Kegelscheibe 13. 2 shows the in 1 E designated item, ie a compound of the invention spindle 5 with the journal 11 , The spindle end 9 is as a fixing end 9 formed and has a first section a1 with an external thread 9a and a second, to the first section a1 subsequent section a2 which is conical and then in a cylindrical portion of the spindle 5 passes. The journal 11 has a blind hole 12 trained mounting hole 12 on which a first, an internal thread 12a having section b1 and a second, adjoining, conical area b2 having. The external thread 9a and the internal thread 12a are designed as fastening threads. The conical or conical area b2 extends to the front side 11a of the journal 11 , Between the second conical area a2 of the spindle end 9 and the second conical region b2 of the journal 11 is a conical ring 13 , Also called annular body, arranged, which has a conical inner surface 13a , short cone inner surface 13a , and a conical outer surface 13b , shortly cone outer surface 13b , having. The ring body 13 is therefore also called a cone pulley 13 designated. The second conical area a2 of the spindle end 9 forms an inner seat for the inner cone surface 13a , and the second conical region b2 of the journal 11 forms an outer seat for the cone outer surface 13b , It can be seen that here large surfaces for the support of the spindle relative to the bearing pin arise as without the conical disk 13 ,

Die Montage des Spindelendes 9 und des Lagerzapfens 11 wird wie folgt durchgeführt: Der Ringkörper 13 wird so weit über den ersten Abschnitt a1 des Spindelendes 9 geschoben, bis er mit seiner Kegelinnenfläche 13a auf dem zweiten konisch ausgebildeten Abschnitt a2 fest sitzt. Anschließend wird das Spindelende 9 mit dem ersten Abschnitt a1, dem Gewindeabschnitt, in das Sackloch 12 eingeschraubt, bis die Kegelaußenfläche 13b zu Blocks mit dem zweiten, kegelförmig ausgebildeten Abschnitt b2 des Lagerzapfens 11 gekommen ist. Durch ein weiteres Anziehen der Schraubverbindung zwischen dem Außengewinde 9a und dem Innengewinde 12a wird eine reibschlüssige Pressverbindung zwischen dem Lagerzapfen 11 und dem Spindelende 9 über den Ringkörper 13 hergestellt. Eine Kraft- oder Momenteneinleitung erfolgt somit mittelbar über den Ringkörper 13, so dass die Schraubverbindung, bestehend aus Innengewinde 12a und Außengewinde 9a, nicht oder kaum belastet wird. Damit wird die Beanspruchung der Spindel 5 insbesondere im Einspannquerschnitt, d. h. im Bereich der Stirnfläche 11a reduziert.The assembly of the spindle end 9 and the trunnion 11 is carried out as follows: The ring body 13 will be so far beyond the first section a1 of the spindle end 9 pushed until he with his inner cone surface 13a on the second conical section a2 is firmly seated. Subsequently, the spindle end 9 with the first section a1 , the threaded portion, in the blind hole 12 screwed in until the conical outer surface 13b to blocks with the second cone-shaped section b2 of the journal 11 has come. By further tightening the screw connection between the external thread 9a and the internal thread 12a becomes a frictional press connection between the journal 11 and the spindle end 9 over the ring body 13 produced. A force or torque introduction thus takes place indirectly via the annular body 13 , so that the screw connection, consisting of internal thread 12a and external thread 9a , is not or hardly charged. This is the stress of the spindle 5 in particular in the clamping cross-section, ie in the region of the end face 11a reduced.

Die in 1 dargestellte Verbindung zwischen dem rechten Spindelende 8 und dem rechten Lagerzapfen 10 kann in gleicher Weise ausgebildet sein, wie in 2 dargestellt.In the 1 illustrated connection between the right end of the spindle 8th and the right journal 10 may be formed in the same way as in 2 shown.

Abweichend von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel für einen zweifach wirkenden Aktuator, kann die Erfindung auch bei einem einseitig wirkenden Aktuator, einem so genannten Einzelsteller, welcher lediglich auf ein Hinterrad wirkt, eingesetzt werden.Notwithstanding the in 1 illustrated embodiment of a dual-acting actuator, the invention can also be used in a single-acting actuator, a so-called individual actuator, which acts only on a rear wheel.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Aktuatoractuator
22: Gehäusecasing
33: Gabel/AnlenkachseFork / articulation axis
44: Gabel/AnlenkachseFork / articulation axis
55: Spindelspindle
5a5a: Trapezgewindetrapezoidal thread
66: Spindelmutterspindle nut
6a6a: Trapezgewindetrapezoidal thread
77: Elektromotorelectric motor
88th: Spindelendespindle end
99: Spindelendespindle end
9a9a: Außengewindeexternal thread
1010: Lagerzapfenpivot
1111: Lagerzapfenpivot
1212: Befestigungsöffnung/SacklochFastening hole / blind hole
12a12a: Innengewindeinner thread
1313: Ringkörperring body
13a13a: KegelinnenflächeCone inner surface
13b13b: Kegelaußenfläche Cone outer surface
a1a1: erster Abschnitt (Außengewinde)first section (external thread)
a2a2: zweiter Abschnitt (Außenkonus)second section (outer cone)
b1 b1: erster Abschnitt (Innengewinde)first section (internal thread)
b2b2: zweiter Abschnitt (Innenkonus)second section (inner cone)
Ee: Einzelheitdetail

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014206934 A1 [0002]DE 102014206934 A1 [0002]
DE 102005025551 A1 [0006]DE 102005025551 A1 [0006]

Claims

Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges, unfassend ein Gehäuse (2), eine gegenüber dem Gehäuse (2) axial verschiebbare Spindel (5) mit mindestens einem Befestigungsende (8, 9) und mindestens einen Lagerzapfen (10, 11) mit einer Befestigungsöffnung (12), in welcher das mindestens eine Befestigungsende (9) aufgenommen und axial fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsende (9) einerseits mit dem Lagerzapfen (11) verschraubt und andererseits über einen konisch ausgebildeten Ring (13) gegenüber dem Lagerzapfen (11) abgestützt und verspannt ist.Actuator of a rear-axle steering of a motor vehicle, comprising a housing (2), a spindle (5) axially displaceable relative to the housing (2), having at least one attachment end (8, 9) and at least one bearing journal (10, 11) with a mounting opening (12) , in which the at least one fastening end (9) is received and axially fixed, characterized in that the fastening end (9) on the one hand screwed to the bearing pin (11) and on the other hand via a conical ring (13) against the bearing pin (11) supported and is tense.

Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konisch ausgebildete Ring (13) eine konisch ausgebildete Innenfläche (13a) und eine konisch ausgebildete Außenfläche (13b) aufweist.Actuator after Claim 1 , characterized in that the conical ring (13) has a conical inner surface (13a) and a conical outer surface (13b).

Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsende (9) einen ersten, ein Außengewinde (9a) aufweisenden Abschnitt (a1) und die Befestigungsöffnung (12) einen ersten, ein Innengewinde (12a) aufweisenden Abschnitt (b1) aufweisen und dass das Außengewinde (9a) mit dem Innengewinde (12a) verschraubt ist.Actuator after Claim 1 or 2 , characterized in that the fastening end (9) has a first section (a1) having an external thread (9a) and the fastening opening (12) has a first section (b1) having an internal thread (12a) and that the external thread (9a) with the internal thread (12 a) is screwed.

Aktuator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsende (9) einen zweiten, sich an den ersten Abschnitt (a1) anschließenden, konisch ausgebildeten Abschnitt (a2) aufweist, der einen Innensitz für die konisch ausgebildete Innenfläche (13a) bildet.Actuator after Claim 2 or 3 Characterized in that the fastening end (9) following a second, adjoining the first portion (a1), conical portion (a2), which forms an inner seat for the conical inner surface (13a).

Aktuator nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsöffnung (12) einen zweiten, an den ersten Abschnitt (b1) anschließenden, konisch ausgebildeten Abschnitt (b2) aufweist, der einen Außensitz für die konisch ausgebildeten Außenfläche (13b) bildet.Actuator after Claim 2 . 3 or 4 , characterized in that the attachment opening (12) has a second conical portion (b2) adjoining the first portion (b1) forming an outer seat for the conical outer surface (13b).