DE19855343A1 - Aktuator - Google Patents
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Abstract
Aktuator mit mindestens zwei Kupplungsteilen (4, 5), die mit Stabilisatoren (2, 13) verbunden sind und Kupplungsprofile (10, 11) aufweisen, wobei ein Kupplungsteil (5) axial verschiebbar und durch eine Feder (9) vorgespannt ist, während der andere Kupplungsteil (4) fest mit einem Gehäuse (1) verbunden ist und einem, zwischen den Kupplungsprofilen (4, 5) liegenden Druckraum (8), dessen Innendruck den Auskuppelvorgang regelt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Aktuator nach der im
Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
In der EP 344 183 B1 ist ein Aktuator in Form einer
formschlüssigen Wellenkupplung beschrieben, bei der ein
schnelles Ein- bzw. Auskuppeln zweier Wellenteile dadurch
ermöglicht wird, daß mindestens eine der beiden Kupplungs
hälften mit Mitnehmern ausgestattet ist, die in Aussparun
gen der anderen Kupplungshälfte oder eines damit verbunde
nen Teils eingreifen und die relative Lage der Mitnehmer in
zwei Schaltstellungen veränderbar ist, so daß verschiedene
Drehwinkel zwischen den zu kuppelnden Wellenteilen ein
stellbar sind. Die Kupplungshälften weisen am Umfang ver
teilt Mitnehmer in Form von Mitnahmebolzen auf, die Rollen
tragen. Diese greifen in als Führungsnuten ausgebildete
Aussparungen einer Kupplungsmuffe ein.
Nachteilig wirkt sich an dem Stand der Technik, wie er
in der EP 344 183 B1 beschrieben ist, die Tatsache aus, daß
man aufgrund des Konstruktionsprinzips mit den am Umfang
verteilten Mitnehmern einen großen radialen Einbauraum be
nötigt, was vor allem die Bodenfreiheit bei Off-Road-Fahr
zeugen einschränkt und daß durch die Vielzahl an kleineren
Bauteilen eine hohe Schmutzempfindlichkeit gegeben ist, die
die Funktion beeinträchtigen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Aktuator darzustellen, der aufgrund seiner geringen
radialen Erstreckung die Bodenfreiheit von Kraftfahrzeugen
nicht einschränkt.
Diese Aufgabe wird durch einen, auch die kennzeichnen
den Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemä
ßen Aktuator gelöst.
Durch die, vor allem in radialer Richtung, kompakte
Bauweise und die reduzierte Anzahl von störanfälligen und
schmutzempfindlichen Bauteilen ist der erfindungsgemäße
Aktuator besonders für den Einbau in Fahrzeugen geeignet,
die in schwerem Gelände eingesetzt werden.
Durch Integrieren von Mitnahme und vorspannender Feder in
einem Gehäuse kann Bauraum und Bauteilvielfalt reduziert
werden.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er
findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfin
dung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der An
sprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann
weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen
und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Nachfolgend sind anhand der Zeichnungen verschiedene
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipge
mäß beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein konstruktives Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Aktuators und
Fig. 2 und 3 Anwendungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
Aktuators.
In der Fig. 1 ist der konstruktive Aufbau eines erfin
dungsgemäßen Aktuators dargestellt. Ein Gehäuse 1 ist fest
verbunden mit einem Stabilisator 2. Ein fest mit dem Stabi
lisator 2 und dem Gehäuse 1 verbundener Verschlußdeckel 3
wirkt als erstes Kupplungsteil 4, welches ein Kupplungspro
fil 10 aufweist, das auf den jeweiligen Anwendungsfall an
gepaßt werden kann. Ein zweites Kupplungsteil 5 ist ver
schiebbar im Gehäuse 1 gelagert und mit einer Dichtung 6
versehen, welche den durch einen Anschluß 7 eingebrachten
Betätigungsdruck in einem Druckraum 8 einschließt.
Das Kupplungsteil 5 wird durch eine Feder 9 entgegen dem in
dem Druckraum 8 wirkenden Druck belastet, d. h. bei erhöhter
Druckkraft findet ein Auskuppelvorgang statt. Bei einer
niedrigen Druck-, aber einer hohen Federkraft wird einge
kuppelt.
In der Fig. 1 ist eine ausgekuppelte Situation darge
stellt. Hierbei sind Kupplungsprofile 10 und 11 soweit
voneinander getrennt, daß das Kupplungsteil 5, welches über
ein Keilwellenprofil 12 axial verschiebbar und radial mit
einem Stabilisator 13 fixiert ist, eine Verdrehung zwischen
dem Stabilisator 2 und dem Stabilisator 13 zuläßt, ohne daß
dabei eine Torsionsspannung auftritt. Der Stabilisator 13
wird im Bereich des Keilwellenprofils 12 und in einem Füh
rungsteil 14 gelagert, abgedichtet und mit Befestigungsmit
teln 15, 16 und 17, beispielsweise Sprenginge oder Seeger
ringe, axial fixiert. Das Führungsteil 14 dient zugleich
als Dichtungsträger zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse 1
und über ein Befestigungsmittel 16 zur Abstützung der Fe
derkraft gegenüber dem Gehäuse 1.
Ein im Gehäuse 1 angebrachter Anschluß 18 dient zur Rück
führung der potentiellen Leckage der Dichtung 6 und zur
Befüllung eines Niederdruckraumes 19. In einer Funktionsva
riante kann dieser Niederdruckraum 19 zur Unterstützung der
Federkraft auch mit Staudruck beaufschlagt werden. Die An
schlüsse 7 und 18 sind über Bohrungen 20 bzw. 21 im Gehäu
se 1 mit dem Druckraum 8 bzw. dem Niederdruckraum 19 ver
bunden. Durch eine Reduzierung der Durchmesser der Bohrun
gen 20 bzw. 21 kann zusätzlich eine hydraulische Dämpfung
durch den erfindungsgemäßen Aktuator 22 dargestellt werden.
Die Kupplungsteile 4 und 5 überlappen sich immer im ausge
kuppelten Zustand axial, sodaß die Stabilisatoren 2 und 13
bei einem Druckabbau automatisch eingekuppelt werden.
Fig. 2 zeigt einen Anwendungsfall von erfindungsgemä
ßen Aktuatoren 22 und 23 mit einem zugehörigen Energiever
sorgungs- und Steuerungssystem.
Am nicht dargestellten Fahrzeugboden eines mehrachsi
gen Fahrzeuges sind erfindungsgemäße Aktuatoren 22 und 23
in Schwenklagern 24, 25, 26 und 27 gelagert. An den äußeren
Enden der baugleichen Stabilisatoren 2 und 13 sind weitere
Schwenklager 28, 29, 30 und 31 angebracht, welche die Sta
bilisatoren 2 und 13 auch axial an Fahrzeugachsen 38
bzw. 39 fixieren.
Der für den Auskuppelvorgang der Aktuatoren 22 und 23
erforderliche Druck wird durch ein in eine Rücklauflei
tung 32 eines hydraulischen Lenksystem 33 eingebautes,
elektromagnetisch betätigbares Steuerventil 34 erzeugt. Die
Betätigung des Steuerventiles 34 erfolgt im niedrigen Ge
schwindigkeitsbereich für die Fälle, wenn das Fahrzeug in
schwierigem Gelände über steife Stabilisatoren große Wank
bewegungen ausführen würde. Das Auskuppeln kann automatisch
von einer elektronischen Steuerung 36 über ein von einem
Tachometer 35 gelieferten Geschwindigkeitssignalk geschwin
digkeitsabhängig erfolgen oder manuell über einen nicht
dargestellten Schalter aktiviert werden. Das Einkuppeln
sollte jedoch aus Sicherheitsgründen beim Auftreten von
höheren Querbeschleunigungen und in Abhängigkeit von einer
Grenzgeschwindigkeit automatisch erfolgen.
Das Steuerventil 34 ist vorteilhaft so geschaltet, daß
die Kraftkopplung an den Aktuatoren 22 und 23, d. h. das
Einkuppeln der beiden Kupplungsteile 4 und 5, bei Ausfall
der Elektrik automatisch erfolgt. Dies ist erforderlich um
bei höheren Geschwindigkeiten und Querbeschleunigungen die
Wankwinkel zu begrenzen.
Da das Fahren in schwerem Gelände mit niedrigen Geschwin digkeiten und ausgekuppelten Aktuatoren 22 und 23 nur einen sehr geringen zeitlichen Anteil an der Fahrzeugnutzung aus macht, ist es besonders vorteilhaft zur Energieversorgung die Ölhydraulik des Lenksystems 33 zu benutzen.
Da das Fahren in schwerem Gelände mit niedrigen Geschwin digkeiten und ausgekuppelten Aktuatoren 22 und 23 nur einen sehr geringen zeitlichen Anteil an der Fahrzeugnutzung aus macht, ist es besonders vorteilhaft zur Energieversorgung die Ölhydraulik des Lenksystems 33 zu benutzen.
Das in Fig. 3 dargestellte Anwendungsbeispiel zeichnet
sich durch eine alternative Ansteuerung der erfindungsgemä
ßen Aktuatoren 22 und 23 aus.
Durch ein Steuerventil 37 wird die Hydraulik des Lenksy stems 33 bei sehr hohen Aktuatorkräften zur Unterstützung der Feder 9 beim Einkuppelvorgang herangezogen.
Durch ein Steuerventil 37 wird die Hydraulik des Lenksy stems 33 bei sehr hohen Aktuatorkräften zur Unterstützung der Feder 9 beim Einkuppelvorgang herangezogen.
1
Gehäuse
2
Stabilisator
3
Verschlußdeckel
4
Kupplungsteil
5
Kupplungsteil
6
Dichtung
7
Anschluß
8
Druckraum
9
Feder
10
Kupplungsprofil
11
Kupplungsprofil
12
Keilwellenprofil
13
Stabilisator
14
Führungsteil
15
Befestigungsmittel
16
Befestigungsmittel
17
Befestigungsmittel
18
Anschluß
19
Niederdruckraum
20
Bohrung
21
Bohrung
22
Aktuator
23
Aktuator
24
Schwenklager
25
Schwenklager
26
Schwenklager
27
Schwenklager
28
Schwenklager
29
Schwenklager
30
Schwenklager
31
Schwenklager
32
Rücklaufleitung
33
Lenksystem
34
Steuerventil
35
Tachometer
36
elektronische Steuerung
37
Steuerventil
Claims (12)
1. Aktuator (22) mit mindestens zwei, Kupplungspro
file (10, 11) aufweisenden, Kupplungteilen (4, 5), die mit
Stabilisatoren (2, 13) verbunden sind, wobei ein Kupplungs
teil (5) axial verschiebbar und durch eine Feder (9) vorge
spannt ist, während das andere Kuppplungsteil (4) fest mit
einem Gehäuse (1) verbunden ist und einem, zwischen den
Kupplungsteilen (4, 5) liegenden Druckraum (8), dadurch
gekennzeichnet, daß bei hohen Drücken im
Druckraum (8) ausgekuppelt wird und bei niedrigen Drücken
im Druckraum (8) durch die Kraft der Feder (9) eingekuppelt
wird.
2. Aktuator (22) nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kupplungsteile (4, 5)
Kupplungsprofile (10, 11) aufweisen, die kurvenfömig, als
v-förmige Nuten oder kegelige Verzahnungen ausgebildet
sind.
3. Aktuator (22) nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kupplungsprofile (10,
11) radial verlängert immer auf die Mittelachse des Aktua
tors (22) gerichtet sind.
4. Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kupplungsprofile (10) und (11)
im ausgekuppelten Zustand so weit voneinander getrennt
sind, daß das Kupplungsteil (5), welches über ein Keilwel
lenprofil (12) axial verschiebbar und radial mit dem Stabi
lisator (13) fixiert ist, eine Verdrehung zwischen dem Sta
bilisator (2) und dem Stabilisator (13) zuläßt, ohne daß
dabei eine Torsionsspannung auftritt.
5. Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Keilwellenprofil (12) als axia
le Kugelführung ausgebildet ist.
6. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Feder (9) eine Luftfeder oder
hydraulische Feder ist.
7. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Feder (9) so dimensioniert ist,
daß im eingekuppelten Zustand, im Zusammenhang mit einem
zur Selbsthemmung ausgelegten Kupplungswinkel der Kupp
lungsprofile (10, 11) der Kupplungsteile (4, 5), ein Aus
kuppeln unter auftretenden Wankkräften vermieden werden
kann.
8. Verwendung von mindestens einem Aktuator (22) zur
Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen, der nach einem der
vorhergehenden Ansprüche ausgebildet, in dem Fahrzeugboden
eines Fahrzeuges eingebaut und über Stabilisatoren (2, 13)
und Schwenklager (24, 25, 28, 29) mit mindestens einer
Fahrzeugachse (38) verbunden ist, der den für das Auskup
peln benötigten Druck durch ein in eine Rücklauflei
tung (32) eines hydraulischen Lenksystem (33) eingebautes,
elektromagnetisch betätigtes Steuerventil (34) erhält.
9. Verwendung von mindestens einem Aktuator (22) zur
Wankstabilisierung von Kraftfahrzeugen, der nach einem der
vorhergehenden Ansprüche ausgebildet, in dem Fahrzeugboden
eines Fahrzeuges eingebaut und über Stabilisatoren (2, 13)
und Schwenklager (24, 25, 28, 29) mit mindestens einer
Fahrzeugachse (38) verbunden ist, der den für das Ein- und
Auskuppeln benötigten Druck durch ein in eine Rücklauflei
tung (32) eines hydraulischen Lenksystem (33) eingebautes,
elektromagnetisch betätigtes Steuerventil (34) erhält.
10. Verwendung nach Anspruch 8 und 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß zum Einkuppeln die Betäti
gung des Steuerventiles (37) automatisch von einer elektro
nischen Steuerung (36) über ein von einem Tachometer (35)
gelieferten Geschwindigkeitssignal geschwindigkeitsabhängig
erfolgt.
11. Verwendung nach Anspruch 8 und 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß zum Einkuppeln ein Steuer
ventil verwendet wird, welches nach Beendigung des Einkup
pelvorganges drucklos geschaltet wird.
12. Verwendung nach Anspruch 8 und 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Energieversorgung der
Aktuatoren (22, 23) die Druckversorgung des Lenksy
stems (33) benutzt wird.
Priority Applications (3)
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