DE19855343A1 - Aktuator - Google Patents

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.

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.

Bezugszeichen

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.