DE102020207275A1

DE102020207275A1 - Actuator of a steering of a motor vehicle and steer-by-wire steering

Info

Publication number: DE102020207275A1
Application number: DE102020207275.2A
Authority: DE
Inventors: Henning Schwenke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Aktuator für eine Lenkung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Gehäuse (2, 22), einen Spindelantrieb bestehend aus einer Spindel (4, 24) sowie einer Spindelmutter (5, 25) und zumindest ein Wälzlager (8, 28), über welches die Spindelmutter (5, 25) drehbar und ortsfest gegenüber dem Gehäuse (2, 22) gelagert ist, wobei das Wälzlager (8, 28, 128) mit seinem Innenring (28b, 128b) durch ein Spannelement (30, 130) in axialer Richtung mit der Spindelmutter (5, 25, 125) verspannt ist.Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Spannelement (130) aus einer Hülsenmutter gebildet ist, welche einen ersten stirnseitigen Befestigungsbereich (B), einen von dem Befestigungsbereich abgewandten zweiten stirnseitigen Verspannbereich (V) und einen mittleren Dehnbereich (D) aufweist.Actuator for steering a motor vehicle, comprising a housing (2, 22), a spindle drive consisting of a spindle (4, 24) and a spindle nut (5, 25) and at least one roller bearing (8, 28) via which the spindle nut ( 5, 25) rotatably and stationary relative to the housing (2, 22), the roller bearing (8, 28, 128) with its inner ring (28b, 128b) being axially connected to the spindle nut by a clamping element (30, 130). (5, 25, 125). has a medium stretch range (D).

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Lenkung eines Kraftfahrzeuges sowie Steer-by-wire-Lenkung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to an actuator for steering a motor vehicle and steer-by-wire steering according to the preambles of the independent claims.

Aus der DE 10 2018 204 302 A1 ist eine elektromechanische Fahrzeuglenkung bekannt, bei der eine Spindelmutter drehbar angetrieben und mittels eines Wälzlagers gegenüber einem Gehäuse gelagert ist, so dass bei Drehung der Spindelmutter die Spindel axial gegenüber der Spindelmutter verlagerbar ist. Die Spindelmutter ist mittels eines Spannelementes gegenüber dem Innenring des Wälzlagers verspannt. Dadurch ergibt sich für die Spindelmutter eine axiale und radiale Sicherung.From the DE 10 2018 204 302 A1 an electromechanical vehicle steering system is known in which a spindle nut is rotatably driven and supported by means of a roller bearing with respect to a housing, so that when the spindle nut is rotated, the spindle can be displaced axially with respect to the spindle nut. The spindle nut is clamped relative to the inner ring of the roller bearing by means of a clamping element. This results in an axial and radial securing for the spindle nut.

Aufgrund des Einsatzes in einer Fahrzeuglenkung, bei der hohe Seitenkräfte auf die zu verstellende Spindel wirken, ist eine hohe Vorspannkraft des Lagers gegenüber der Spindelmutter notwendig, damit dieses sich nicht aufgrund der dynamischen Einflüsse in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs löst. Dieses lässt sich durch ein hohes Anzugsmoment einer Sicherungsmutter gegenüber der Spindelmutter erreichen. Aufgrund des hohen Anzugsmomentes kann es zu einem Steigungsfehler des Innengewindes der Spindelmutter kommen, weil die Spindelmutter aufgrund des hohen Anzugsmomentes im Bereich des mit dem Spindelaußengewinde in Eingriff befindlichen Innengewindes zu einer Dehnung kommt. Dieses führt gegebenenfalls zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades des Aktuators.Because it is used in a vehicle steering system, in which high lateral forces act on the spindle to be adjusted, a high preload force on the bearing against the spindle nut is necessary so that it does not come loose due to the dynamic influences in a motor vehicle chassis. This can be achieved by a high tightening torque of a locking nut against the spindle nut. The high tightening torque can lead to a pitch error in the internal thread of the spindle nut because the spindle nut expands due to the high tightening torque in the area of the internal thread engaged with the external spindle thread. This may lead to a deterioration in the efficiency of the actuator.

Die Erfindung minimiert die Längung der Spindelmutter, so dass ein Steigungsfehler am Innengewinde der Spindelmutter vermieden wird.The invention minimizes the elongation of the spindle nut, so that a pitch error on the internal thread of the spindle nut is avoided.

Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Lenkung eines Kraftfahrzeuges, vorzugsweise steer-by-wire-Lenkung, welcher ein Gehäuse mit einem Spindelantrieb umfasst. Der Spindelantrieb besteht aus einer gegen Verdrehen gesicherten Spindel sowie einer Spindelmutter und zumindest eines Wälzlagers, über welches die Spindelmutter drehbar und ortsfest gegenüber dem Gehäuse gelagert ist. Das Wälzlager ist dabei mit seinem Innenring durch ein Spannelement in axialer Richtung mit der Spindelmutter verspannt. Der Außenring des Felslagers ist wiederum in dem Gehäuse fixiert.The invention comprises the features of the independent claims. Advantageous refinements result from the subclaims. The invention relates to an actuator for steering a motor vehicle, preferably steer-by-wire steering, which comprises a housing with a spindle drive. The spindle drive consists of a spindle secured against rotation, as well as a spindle nut and at least one roller bearing, via which the spindle nut is rotatably and fixedly mounted with respect to the housing. The roller bearing is clamped with its inner ring by a clamping element in the axial direction with the spindle nut. The outer ring of the rock bearing is in turn fixed in the housing.

Erfindungsgemäß ist das Spannelement aus einer Hülsenmutter gebildet, welche einen ersten stirnseitigen Befestigungsbereich, einen von dem Befestigungsbereich abgewandten zweiten stirnseitigen Verspannbereich und einen zwischen diesen Bereichen angeordneten mittleren Dehnbereich aufweist. Der Innenring des Wälzlagers wird, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zwischen dem Spannelement und der Spindelmutter in axialer Richtung geklemmt bzw. verspannt. Hierzu wird die Hülsenmutter mit ihrem Befestigungsbereich form- und/oder kraftschlüssig mit der Spindelmutter fixiert, vorzugsweise verschraubt. Die Spindelmutter weist hierzu an vorbestimmter Stelle ein Außengewinde auf. Es ist offensichtlich, dass beim Aufbringen eines hohen Drehmomentes auf die Hülsenmutter zur Erzeugung einer hohen Vorspannkraft die Spindelmutter selbst sich nicht längen wird. Eine etwaige Längung kann in dem mittleren dafür vorgesehenen Dehnbereich erfolgen. Die Dehnung bzw. Längung in axialer Richtung dieses Bereiches der Hülsenmutter hat jedoch keinen Einfluss auf die Spindelmutter selbst. Der Dehnbereich ist insbesondere so ausgelegt, dass die Längung in diesem Bereich stattfindet. Hierzu kann z.B. die Wandstärke der Hülsenmutter im Dehnbereich reduziert sein.According to the invention, the clamping element is formed from a sleeve nut which has a first end-side fastening area, a second end-side bracing area facing away from the fastening area, and a central expansion area arranged between these areas. As is known from the prior art, the inner ring of the roller bearing is clamped or braced in the axial direction between the clamping element and the spindle nut. For this purpose, the sleeve nut with its fastening area is fixed in a form-fitting and / or force-fitting manner with the spindle nut, preferably screwed. For this purpose, the spindle nut has an external thread at a predetermined point. It is obvious that when a high torque is applied to the sleeve nut to generate a high preload force, the spindle nut itself will not elongate. Any elongation can take place in the central expansion area provided for this purpose. The expansion or elongation in the axial direction of this area of the sleeve nut, however, has no influence on the spindle nut itself. The expansion area is designed in particular so that the elongation takes place in this area. For this purpose, for example, the wall thickness of the sleeve nut can be reduced in the expansion area.

Eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs muss radführend ausgebildet sein. Der voreingestellte Radlenkwinkel an den einzelnen Rädern der jeweiligen Fahrzeugachse muss beibehalten werden, damit das Kraftfahrzeug einem vorgegebenen Fahrweg, z.B. einer Kurve folgen kann. Die auf die Spindel unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenschaltung eines Lenkgestänges, wie z.B. einer Spurstange wirkenden Kräfte können in dem Spindelantrieb ein Klaffen zwischen Wälzlager und Spindelmutter verursachen, wenn die Vorspannkraft zum Verspannen des Innenrings des Lagers mit der Spindelmutter nicht ausreichend hoch gewählt wird. Aufgrund der hohen und zum Teil auch stoßweisen Einwirkung von Seitenkräften auf die Spindel könnte sich die Verspannung lösen, wenn die Vorspannkraft nicht ausreichend hoch gewählt wurde. Bei der Auslegung des Spindelantriebes bzw. des Aktuators für die Lenkung eines Kraftfahrzeuges wird von einer maximal höchsten Belastung zuzüglich einer hinzugerechneten Sicherheit ausgegangen. Hierzu werden auch Fälle, wie beispielsweise Missbrauchslasten bei unsachgemäßem Gebrauch des Kraftfahrzeuges, beispielsweise beim Auffahren auf einen Bordstein, berücksichtigt. Um eine entsprechend hohe Vorspannkraft zu erreichen, wird das Spannelement bzw. die Hülsenmutter bei der Montage mit einem hohen Drehmoment von z. B. 150 bis 250 Nm, bevorzugt 200 Nm beaufschlagt.Steering of a motor vehicle must be designed to be wheel-guiding. The preset wheel steering angle on the individual wheels of the respective vehicle axle must be maintained so that the motor vehicle can follow a given route, e.g. a curve. The forces acting directly or indirectly on the spindle with the interposition of a steering linkage, e.g. a tie rod, can cause a gap in the spindle drive between the roller bearing and the spindle nut if the preload force for clamping the inner ring of the bearing with the spindle nut is not selected sufficiently high. Due to the high and sometimes intermittent effect of lateral forces on the spindle, the tension could be released if the pretensioning force was not selected to be sufficiently high. When designing the spindle drive or the actuator for steering a motor vehicle, a maximum maximum load plus additional safety is assumed. For this purpose, cases such as, for example, abuse of the vehicle due to improper use of the motor vehicle, for example when driving onto a curb, are taken into account. In order to achieve a correspondingly high preload force, the clamping element or the sleeve nut is tightened during assembly with a high torque of z. B. 150 to 250 Nm, preferably 200 Nm applied.

Aufgrund der hohen erzeugten Vorspannkraft ergibt sich eine Längung der Spindelmutter in axialer Richtung entlang der Längsachse, welche sich jedoch erfindungsgemäß ausschließlich in der Hülsenmutter niederschlägt. Mit anderen Worten längt sich die Hülsenmutter in axialer Richtung, aber nicht die Spindelmutter. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Spindelmutter aufgrund der hohen Vorspannkraft längt. Für das Innengewinde der Spindelmutter ergibt sich somit kein Steigungsfehler, weil diese ebenfalls nicht gelängt wird und somit die Abstände der einzelnen Gewindegänge konstant bleiben. Bei einer Spindelmutter mit geteilt ausgeführtem Innengewinde werden die voneinander axial beabstandeten Gewindeteile nicht durch die Längung axial voneinander separiert, so dass sich auch hier keine Änderung der Steigung des gesamten Innengewindes ergibt.Due to the high pre-tensioning force generated, there is an elongation of the spindle nut in the axial direction along the longitudinal axis, which according to the invention is only reflected in the sleeve nut. In other words, the sleeve nut elongates in the axial direction, but not the spindle nut. This can prevent the spindle nut due to the high Pretensioning force. There is therefore no pitch error for the internal thread of the spindle nut, because it is also not elongated and the distances between the individual thread turns remain constant. In the case of a spindle nut with a split internal thread, the axially spaced apart thread parts are not axially separated from one another by the elongation, so that here too there is no change in the pitch of the entire internal thread.

Der oben genannte Befestigungsbereich an dem einen stirnseitigen Ende der Hülsenmutter weist ein Innengewinde auf. Dieses greift in ein Außengewinde der Spindelmutter ein. Dieses Außengewinde an der Spindelmutter ist im Bereich des Absatzes an der Spindelmutter angeordnet, an dem sich der Innenring des Wälzlagers an der Spindelmutter abstützt. Das Gewinde ist dabei vorzugsweise als ein Feingewinde ausgebildet. Feingewinde weisen eine geringere Steigung auf und können höhere Schraubkräfte aufnehmen. Bevorzugt erstreckt sich das Gewinde ausgehend von dem Absatz axial in eine davon abgewandte Richtung.The above-mentioned fastening area at one end of the sleeve nut has an internal thread. This engages in an external thread of the spindle nut. This external thread on the spindle nut is arranged in the area of the shoulder on the spindle nut on which the inner ring of the roller bearing is supported on the spindle nut. The thread is preferably designed as a fine thread. Fine threads have a lower pitch and can absorb higher screw forces. The thread preferably extends axially from the shoulder in a direction facing away from it.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verspannbereich einen Absatz auf, welcher den Innenring des Wälzlagers formschlüssig, bevorzugt flächig, gegen einen Absatz der Spindelmutter drückt. Um das zuvor angesprochene Klaffen nachhaltig zu verhindern, ist vorgesehen, dass die Hülsenmutter eine, vorzugsweise zylindrische, Außenwandung aufweist. Die Außenwandung erstreckt sich bevorzugt ausgehend vom Absatz zur Stirnseite des Befestigungsbereichs hin. Hinsichtlich ihrer axialen Erstreckung entspricht diese etwa der Tiefe des Innenrings des Wälzlagers. Sie ist jedoch etwas geringer, als die Tiefe des Wälzlagers, um eine sichere Verschraubung mit der entsprechend hohen Vorspannkraft zu gewährleisten. Der Durchmesser der Außenwandung wird so gewählt, dass die Außenwandung spielfrei in dem Innenring des Wälzlagers sitzt. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Außenwandung der Hülsenmutter mit dem Innenring des Wälzlagers eine Presspassung, z.B. in Form einer Übermaßpassung. Ein Klaffen wird somit wirkungsvoll verhindert.In a preferred embodiment, the bracing area has a shoulder which presses the inner ring of the roller bearing in a form-fitting manner, preferably flat, against a shoulder of the spindle nut. In order to prevent the aforementioned gaping in the long term, it is provided that the sleeve nut has a preferably cylindrical outer wall. The outer wall preferably extends, starting from the shoulder, towards the end face of the fastening area. With regard to its axial extent, this corresponds approximately to the depth of the inner ring of the roller bearing. However, it is slightly less than the depth of the roller bearing in order to ensure a secure screw connection with the correspondingly high preload force. The diameter of the outer wall is chosen so that the outer wall sits without play in the inner ring of the roller bearing. In a preferred embodiment, the outer wall of the sleeve nut forms an interference fit with the inner ring of the roller bearing, e.g. in the form of an interference fit. Gaping is thus effectively prevented.

Um das hohe Drehmoment aufbringen zu können, ist an dem Verspannbereich der Hülsenmutter stirnseitig und/oder auf der Außenwandung des Absatzes zumindest eine Ausnehmung und/oder Fläche für einen Werkzeugangriff vorgesehen. Ein entsprechend ausgebildeter Montageschlüssel kann so genutzt werden, um die Verschraubung der Hülsenmutter mit der Spindelmutter mit einem entsprechend hohen Drehmoment zu gewährleisten. An der Spindelmutter kann stirnseitig ebenfalls stirnseitig und/oder auf deren Außenwandung zumindest eine Ausnehmung und/oder Fläche für einen weiteren Werkzeugangriff vorgesehen sein.In order to be able to apply the high torque, at least one recess and / or surface for a tool grip is provided on the end face and / or on the outer wall of the shoulder on the bracing area of the sleeve nut. A correspondingly designed assembly key can be used to ensure that the sleeve nut is screwed to the spindle nut with a correspondingly high torque. At the end of the spindle nut, at least one recess and / or surface for a further tool engagement can also be provided on the end face and / or on its outer wall.

Für den vorgenannten Aktuator würde sich eine Montage des Spindelantriebes wie folgt darstellen. Zunächst würde die Spindelmutter auf die Spindel aufgeschraubt werden. Das Wälzlager würde dann mit seinem Innenring mit dem Absatz an der Spindelmutter in Anlage gebracht werden. Es würde dann die Hülsenmutter durch den Innenring des Wälzlagers geschoben und dabei mit der Spindelmutter verschraubt werden. In der zuvor genannten alternativen Ausführung ist die Hülsenmutter mit dem Lagerinnenring verpresst. Bei der Verschraubung der Hülsenmutter mit der Spindelmutter gelangt der Lagerinnenring an den Absatz und legt sich schließlich an diesen an. Die vormontierte Einheit würde sodann in das Gehäuse des Aktuators eingesetzt werden, so dass der Lageraußenring in einer Ausnehmung des Gehäuses zur Anlage gelangt. Mittels eines Halterings würde der Außenring und somit der gesamte Spindelantrieb in dem Gehäuse fixiert. Weitere Details hierzu ergeben sich aus der Figurenbeschreibung.For the aforementioned actuator, assembly of the spindle drive would be as follows. First, the spindle nut would be screwed onto the spindle. The roller bearing would then be brought into contact with its inner ring with the shoulder on the spindle nut. The sleeve nut would then be pushed through the inner ring of the roller bearing and screwed to the spindle nut. In the alternative embodiment mentioned above, the sleeve nut is pressed with the bearing inner ring. When the sleeve nut is screwed to the spindle nut, the bearing inner ring reaches the shoulder and finally rests against it. The preassembled unit would then be inserted into the housing of the actuator so that the bearing outer ring comes to rest in a recess in the housing. The outer ring and thus the entire spindle drive would be fixed in the housing by means of a retaining ring. Further details on this can be found in the description of the figures.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine steer-by-wire-Lenkung, welche mit einem Aktuator wie vorgenannt ausgebildet ist. Die steer-by-wire-Lenkung ist insbesondere als eine Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug ausgebildet.The invention also relates to a steer-by-wire steering system which is designed with an actuator as mentioned above. The steer-by-wire steering is designed in particular as a rear axle steering for a motor vehicle.

Steer-by-wire-Lenkungen zeichnen sich dadurch aus, dass keine mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe (Lenkrad) und den zu lenkenden Rädern besteht. Vielmehr wird aufgrund eines Stellsignales eine Änderung der Radlenkwinkel der Räder durch die steer-by-wire-Lenkung vorgenommen. Das Stellsignal wird im einfachsten Fall erzeugt, wenn der Fahrzeugführer die Lenkhandhabe betätigt. Das Signal kann zusätzlich oder lediglich aufgrund verschiedener Parameter des Fahrzeuges wie zum Beispiel Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Querbeschleunigung, vorhandener Radlenkwinkel an der zu lenkenden Achse etc. ermittelt werden, um dieses dann zum Beispiel mittels eines CAN Busses an die steer-by-wire-Lenkung zu leiten, um den erforderlichen Radlenkwinkel einzustellen.Steer-by-wire steering systems are characterized by the fact that there is no mechanical connection between a steering handle (steering wheel) and the wheels to be steered. Rather, on the basis of an actuating signal, the steering angle of the wheels is changed by the steer-by-wire steering. In the simplest case, the control signal is generated when the vehicle driver operates the steering handle. The signal can additionally or only be determined on the basis of various parameters of the vehicle such as the speed of the vehicle, lateral acceleration, existing wheel steering angle on the axle to be steered, etc., in order to then transfer it to the steer-by-wire system, for example by means of a CAN bus guide to set the required wheel steering angle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

1 einen Aktuator gemäß Stand der Technik,
2 eine Detailansicht gemäß 1
3 eine erfindungsgemäße Ausführung in Detailansicht

The invention is described below on the basis of preferred embodiments with reference to the drawing. In the drawing show:

1 a state-of-the-art actuator,
2 a detailed view according to 1
3 an embodiment according to the invention in detail

1 zeigt einen Aktuator 1 einer Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse 2 nach dem bekannten Stand der Technik, welches fahrzeugseitig befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Spindelantrieb 3 angeordnet, welcher eine axial verschiebbare, aber nicht drehbare Spindel 4 mit einem Außengewinde und eine in Drehrichtung antreibbare Spindelmutter 5 mit einem geteilten Innengewinde aufweist. Die in Eingriff befindlichen Gewindeteile bilden ein Bewegungsgewinde zur axialen Verlagerung der Spindel gegenüber dem Gehäuse bzw. der Spindelmutter. Die Spindelmutter 5 ist über einen Zugmitteltrieb bzw. Riemen 6 von einem Elektromotor 7 in Drehrichtung antreibbar und über ein Wälzlager 8 drehbar im Gehäuse 2 abgestützt sowie in axialer Richtung fixiert. Die Spindel 4 ist an beiden Enden mit gehäuseseitig geführten Lagerhülsen 9, 10, auch Aufschraubzapfen genannt, verbunden, die ihrerseits mit außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Gelenkzapfen 11, 12 verbunden sind. Die Gelenkzapfen wiederum sind entweder unmittelbar mit einem Radträger oder mittelbar mittels eines Gestänges oder einer Spurstange mit dem Radträger verbunden. Der Aktuator 1 ist als so genannter Zentralsteller ausgebildet, d. h. mittig im Fahrzeug angeordnet und wirkt gleichzeitig auf die Lenkung beider Hinterräder. 1 shows an actuator 1 a rear axle steering for a motor vehicle with a housing 2 according to the known prior art, which is attached to the vehicle. Inside the case 2 is a spindle drive 3 arranged, which has an axially displaceable but non-rotatable spindle 4th with one external thread and one in the direction of rotation drivable spindle nut 5 having a split internal thread. The engaged threaded parts form a movement thread for the axial displacement of the spindle with respect to the housing or the spindle nut. The spindle nut 5 is via a traction drive or belt 6th from an electric motor 7th Drivable in the direction of rotation and via a roller bearing 8th rotatable in the housing 2 supported and fixed in the axial direction. The spindle 4th is equipped with bearing sleeves on the housing side at both ends 9 , 10 , also called screw-on pins, which in turn are connected to the outside of the housing 2 arranged pivot pin 11th , 12th are connected. The pivot pins in turn are connected either directly to a wheel carrier or indirectly to the wheel carrier by means of a linkage or a tie rod. The actuator 1 is designed as a so-called central actuator, ie arranged in the middle of the vehicle and acts simultaneously on the steering of both rear wheels.

2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen teilweise und geschnitten dargestellten Aktuator 21 mit einem Spindelantrieb 23, welcher eine Spindel 24 und eine Spindelmutter 25 umfasst. Die Spindelmutter 25 wird über ein Zugmittel 26 in Drehrichtung angetrieben und ist über ein hier als Rillenkugellager ausgebildetes Wälzlager 28 gegenüber dem Gehäuse 22 gelagert. Das Wälzlager 28 weist einen Außenring 28a und einen an der Spindelmutter anliegenden bzw. diese umgreifenden Innenring 28b auf. Der Innenring 28b ist über eine Sicherungsmutter 30 auf der Spindelmutter 25 axial fixiert. Das Gehäuse 22, welches vorzugsweise aus einem Leichtmetallwerkstoff besteht, weist einen Absatz 33 (z.B. Gehäusebohrung) auf, der durch einen ersten axialen Anschlag 22a begrenzt ist. Koaxial zu der Gehäusebohrung 33 ist ein kreisringförmiger Haltering 34 mit einem weiteren Absatz 34b (Bohrung) angeordnet und über Schrauben 35 mit dem Gehäuse 22 verspannt. Der Haltering 34 weist hierzu einen zweiten axialen Anschlag 34a auf. Der Außenring 28a des Lagers 28 ist zwischen dem Absatz 22a als auch Absatz 34b aufgenommen und zwischen dem ersten axialen Anschlag 22a und dem zweiten axialen Anschlag 34a verspannt, wobei die Verspannung über die Schrauben 35 eingestellt wird. Die Verspannung, die auf den Außenring 28a wirkt, ist so bemessen, dass sich auch bei höheren, während des Betriebes des Aktuators 21 auftretenden Temperaturen oder dynamischen Einflüssen kein Lösen einstellt und kein Axialspiel auftritt. 2 shows a perspective illustration of an actuator shown partially and in section 21 with a spindle drive 23 , which is a spindle 24 and a spindle nut 25th includes. The spindle nut 25th is via a traction device 26th driven in the direction of rotation and is via a roller bearing designed here as a deep groove ball bearing 28 opposite the housing 22nd stored. The roller bearing 28 has an outer ring 28a and an inner ring that rests against or encompasses the spindle nut 28b on. The inner ring 28b is about a lock nut 30th on the spindle nut 25th axially fixed. The case 22nd , which preferably consists of a light metal material, has a shoulder 33 (e.g. housing bore), which is through a first axial stop 22a is limited. Coaxial to the housing bore 33 is an annular retaining ring 34 with another paragraph 34b (Hole) arranged and over screws 35 with the case 22nd tense. The retaining ring 34 has a second axial stop for this purpose 34a on. The outer ring 28a of the camp 28 is between the paragraph 22a as well as paragraph 34b added and between the first axial stop 22a and the second axial stop 34a braced, the bracing on the screws 35 is set. The tension that is on the outer ring 28a acts, is dimensioned so that even at higher, during operation of the actuator 21 occurring temperatures or dynamic influences no loosening occurs and no axial play occurs.

Der Innenring 28b des Wälzlagers 28 liegt an einem Absatz 25b an bzw. ist über die Sicherungsmutter 30 zwischen dieser und dem Absatz 25b drehfest verspannt. Zur Verhinderung eines Klaffens zwischen Spindelmutter und Lager wird je nach Anwendungsfall ein hohes Anzugsmoment im Bereich von 150-250 Nm für die Sicherungsmutter 30 benötigt, welches eine hohe Verspannkraft von z.B. 50kN bewirkt. Die Schraubverbindung ist so ausgelegt, dass diese sich selbst bei einer höchsten anzunehmenden Last nicht löst. Das hohe Anzugsmoment bewirkt jedoch insbesondere in dem Bereich D eine Längung der Spindelmutter, so dass es zu einen Steigungsfehler bei dem Innengewinde bzw. dem hier geteilt ausgeführten Spindelinnengewinde kommt. Die geteilten Innengewinde werden mit anderen Worten in axialer Richtung auseinander gezogen bzw. voneinander separiert. Dadurch kann es z.B. zu einem Klemmen gegenüber dem Außengewinde der Spindel kommen, weil das gelängte Innengewinde eine größere Steigung als das durch die Verspannung unbeeinflusste Außengewinde der Spindel aufweist.The inner ring 28b of the rolling bearing 28 is due to a paragraph 25b on or is via the lock nut 30th between this and the paragraph 25b torsionally clamped. To prevent a gap between the spindle nut and the bearing, a high tightening torque in the range of 150-250 Nm is required for the lock nut, depending on the application 30th required, which causes a high tension force of e.g. 50kN. The screw connection is designed in such a way that it does not loosen even under the highest load that can be assumed. However, the high tightening torque is particularly effective in the area D. a lengthening of the spindle nut, so that there is a pitch error in the internal thread or the split internal spindle thread. In other words, the divided internal threads are pulled apart or separated from one another in the axial direction. This can lead to a jamming with respect to the external thread of the spindle, for example, because the elongated internal thread has a greater pitch than the external thread of the spindle, which is not influenced by the bracing.

3 zeigt eine Detailansicht des Spindelantriebs 123. Die Spindel 124 ist umgriffen von der Spindelmutter 125, welche mit ihrem Innengewinde bestehend aus den beiden axial separat voneinander angeordneten Innengewindeteilen 125i in Eingriff mit dem Außengewinde der Spindel 124 sind. Die Spindelmutter 125 weist einen Absatz 125b auf. Das Wälzlager weist einen Außenring 128a und einen Innenring 128b auf. Der rechte Teil des Innenrings 128b ist in flächiger Anlage mit dem axialen Anschlag 125a des Absatzes 125b der Spindelmutter 125. Der Innenring 128b ist mittels der Hülsenmutter 130 mit der Spindelmutter 125 verspannt. Die Hülsenmutter 130 durchgreift den Innenring 128b, wobei die zylindrische Außenwandung 130z flächig an der Innenwandung des Innenrings 128b des Wälzlagers 128 anliegt. Die Hülsenmutter 130 weist in der Zeichnung links gezeigt einen axialen Anschlag 130a auf, welcher auf die linke Seite des Lagerinnenrings 128b drückt und den Innenring 128b mit der Spindelmutter 125 verspannt. Hierzu ist die Hülsenmutter 130 mit ihrem stirnseitigen Befestigungsgewinde 130g mit einem hierzu an der Spindelmutter 125 vorgesehenen Außengewinde 125w verschraubt. Die Außenwandung 130z kann mit dem Innenring 128b des Wälzlagers 128 eine Presspassung ausbilden, um ein Klaffen weiter zu minimieren. Bei einem Klaffen würde zwischen den Bauteilen ein Abstand entstehen, so dass sich die Bauteile gegeneinander bewegen könnten. Der Absatz 130b weist an seiner Außenseite und/oder an seiner Stirnseite Angriffsflächen für ein Werkzeug auf, sodass die Verspannung der Hülsenmutter 130 mit der Spindelmutter 125 einfach ermöglicht werden kann. 3 shows a detailed view of the spindle drive 123 . The spindle 124 is encompassed by the spindle nut 125 , which with its internal thread consisting of the two axially separated internal thread parts 125i in engagement with the external thread of the spindle 124 are. The spindle nut 125 indicates a paragraph 125b on. The roller bearing has an outer ring 128a and an inner ring 128b on. The right part of the inner ring 128b is in full contact with the axial stop 125a of the paragraph 125b the spindle nut 125 . The inner ring 128b is by means of the sleeve nut 130 with the spindle nut 125 tense. The sleeve nut 130 reaches through the inner ring 128b , the cylindrical outer wall 130z flat on the inner wall of the inner ring 128b of the roller bearing 128 is applied. The sleeve nut 130 has an axial stop shown on the left in the drawing 130a which is on the left side of the bearing inner ring 128b pushes and the inner ring 128b with the spindle nut 125 tense. The sleeve nut is for this purpose 130 with their front fastening thread 130g with one for this on the spindle nut 125 provided external thread 125w screwed. The outer wall 130z can with the inner ring 128b of the rolling bearing 128 form an interference fit to further minimize gaping. In the event of a gap, there would be a gap between the components so that the components could move against each other. Paragraph 130b has on its outside and / or on its end face contact surfaces for a tool, so that the bracing of the sleeve nut 130 with the spindle nut 125 can simply be made possible.

Die Hülsenmutter 130 weist eine axiale Erstreckung mit einer Länge I auf. Die Hülsenmutter 130 erstreckt sich axial über einen ersten Bereich B (Befestigungsbereich) und einem an der anderen bzw. gegenüberliegenden Stirnseite vorliegenden Bereich V (Verspannbereich). Ein dazwischen liegender mittlerer Bereich D (Dehnbereich) kann sich, soweit nötig, in axialer Richtung dehnen. Die erforderlichen hohen Vorspannkräfte wirken sich somit nur auf die Hülsenmutter aus. Es ist ersichtlich, dass die hohen Vorspannkräfte keine Längung der Spindelmutter 125 bewirken. Ein Steigungsfehler des Innengewindes 125i, welches hier zweiteilig ausgeführt ist, wird somit wirkungsvoll vermieden.The sleeve nut 130 has an axial extension with a length I. on. The sleeve nut 130 extends axially over a first area B. (Fastening area) and an area present on the other or opposite end face V (Bracing area). A middle area in between D. (Expansion range) can, if necessary, expand in the axial direction. The required high pre-tensioning forces therefore only affect the sleeve nut. It can be seen that the high preload forces do not elongate the spindle nut 125 cause. A pitch error of the internal thread 125i , which is made in two parts here, is thus effectively avoided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: AktuatorActuator
22: Gehäusecasing
33: SpindelantriebSpindle drive
44th: Spindelspindle
55: SpindelmutterSpindle nut
66th: RiementriebBelt drive
77th: ElektromotorElectric motor
88th: Wälzlagerroller bearing
99: Lagerhülse, AufschraubzapfenBearing sleeve, screw-on journal
1010: Lagerhülse, AufschraubzapfenBearing sleeve, screw-on journal
1111th: GelenkzapfenPivot pin
1212th: Gelenkzapfen Pivot pin
2121: AktuatorActuator
2222nd: Gehäusecasing
22a22a: erster axialer Anschlag, Absatzfirst axial stop, paragraph
2323: SpindelantriebSpindle drive
2424: Spindelspindle
2525th: SpindelmutterSpindle nut
25b25b: Absatzparagraph
2626th: Riemen, ZugmittelBelt, traction device
2828: Wälzlagerroller bearing
28a28a: AußenringOuter ring
28b28b: InnenringInner ring
3030th: SicherungsmutterLock nut
3333: Absatzparagraph
3434: HalteringRetaining ring
34a34a: zweiter axialer Anschlag, Absatzsecond axial stop, paragraph
34b34b: AusnehmungRecess
3535: Schraubescrew
123123: SpindelantriebSpindle drive
124124: Spindelspindle
125125: SpindelmutterSpindle nut
125a125a: axialer Anschlagaxial stop
125b125b: Absatzparagraph
125i125i: Innengewinde, geteiltInternal thread, divided
125w125w: AußengewindeExternal thread
128a128a: Außenring WälzlagerOuter ring rolling bearing
128b128b: Innenring WälzlagerInner ring roller bearing
130130: HülsenmutterSleeve nut
130a130a: axialer Anschlagaxial stop
130b130b: Absatzparagraph
130g130g: BefestigungsgewindeFastening thread
130z130z: Außenwandung Outer wall
aa: Längsachse SpindelLongitudinal spindle
II.: Länge, axiale Erstreckung HülsenmutterLength, axial extension sleeve nut
BB.: BefestigungsbereichAttachment area
DD.: DehnbereichStretching range
VV: VerspannbereichBracing area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102018204302 A1 [0002]DE 102018204302 A1 [0002]

Claims

Aktuator für eine steer-by-wire-Lenkung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Gehäuse (2, 22), einen Spindelantrieb bestehend aus einer Spindel (4, 24, 124) sowie einer Spindelmutter (5, 25, 125) und zumindest ein Wälzlager (8, 28), über welches die Spindelmutter (5, 25) drehbar und ortsfest gegenüber dem Gehäuse (2, 22) gelagert ist, wobei das Wälzlager (8, 28, 128) mit seinem Innenring (28b, 128b) durch ein Spannelement (30, 130) in axialer Richtung mit der Spindelmutter (5, 25, 125) verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement aus einer Hülsenmutter (130) gebildet ist, welche einen ersten stirnseitigen Befestigungsbereich (B), einen von dem Befestigungsbereich abgewandten zweiten stirnseitigen Verspannbereich (V) und einen mittleren Dehnbereich (D) aufweist.Actuator for steer-by-wire steering of a motor vehicle, comprising a housing (2, 22), a spindle drive consisting of a spindle (4, 24, 124) and a spindle nut (5, 25, 125) and at least one roller bearing ( 8, 28), via which the spindle nut (5, 25) is rotatably and stationary relative to the housing (2, 22), the roller bearing (8, 28, 128) with its inner ring (28b, 128b) being supported by a clamping element ( 30, 130) is clamped in the axial direction with the spindle nut (5, 25, 125), characterized in that the clamping element is formed from a sleeve nut (130) which has a first front fastening area (B), a second facing away from the fastening area frontal bracing area (V) and a middle stretching area (D).

Aktuator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsbereich (B) ein, bevorzugt geteiltes, Innengewinde (125i) aufweist, welches in ein Außengewinde (125w) der Spindelmutter (125) eingreift.Actuator (1) Claim 1 , characterized in that the fastening area (B) has a preferably split internal thread (125i) which engages in an external thread (125w) of the spindle nut (125).

Aktuator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verspannbereich (V) einen Absatz (130b) aufweist, welcher den Innenring (128b) des Wälzlagers (128) gegen einen Absatz (125b) der Spindelmutter (125) drückt.Actuator (1) Claim 1 or 2 , characterized in that the bracing area (V) has a shoulder (130b) which presses the inner ring (128b) of the roller bearing (128) against a shoulder (125b) of the spindle nut (125).

Aktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenmutter (130) eine, vorzugsweise zylindrische, Außenwandung (130z) aufweist, welche ausgehend vom Absatz (130b) sich zur Stirnseite des Befestigungsbereichs (B) erstreckt.Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve nut (130) has a, preferably cylindrical, outer wall (130z) which, starting from the shoulder (130b), extends to the end face of the fastening area (B).

Aktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandung (130z) der Hülsenmutter (130) mit dem Innenring (128b) des Wälzlagers (128) eine Presspassung bildet.Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer wall (130z) of the sleeve nut (130) forms a press fit with the inner ring (128b) of the roller bearing (128).

Aktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verspannbereich (V) der Hülsenmutter (130) stirnseitig und/oder auf der Außenwandung des Absatzes (130b) zumindest eine Ausnehmung und/oder Fläche für einen Werkzeugangriff aufweist.Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bracing area (V) of the sleeve nut (130) has at least one recess and / or surface for a tool grip on the end face and / or on the outer wall of the shoulder (130b).

Steer-by-wire-Lenkung mit einem Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Steer-by-wire steering with an actuator according to one of the preceding claims.

Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug mit einer Steer-by-wire-Lenkung nach Anspruch 7.Rear axle steering for a motor vehicle with a steer-by-wire steering Claim 7 .