DE3836255C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektromotorisches Stellele
ment, insbesondere zum Lenken eines Hinterrades eines
Personenkraftwagens, welches in einem Gehäuse als Stell
glied eine von einer drehbar angeordneten, als Hohlwelle
ausgebildeten Spindelmutter verschiebbare Gewindespindel
aufweist und bei dem die Spindelmutter mittels eines
Elektromotors über ein Planetengetriebe angetrieben ist,
wobei der Rotor des Elektromotors ein Sonnenrad antreibt,
in welchem Planetenräder kämmen, deren Achsen
zum Antrieb der Spindelmutter in einem Flansch der Spindelmutter
gelagert sind und die gleichzeitig in einer
ein Hohlrad bildenden, festen Innenverzahnung des Gehäuses
kämmen.
Ein solches Stellelement ist in der DE
34 16 938 C2 beschrieben. Bei dem bekannten Stellelement sind die Spindelmutter,
das Planetengetriebe und der Elektromotor hintereinander
auf der Gewindespindel vorgesehen. Hierdurch wird das
Stellelement relativ lang. Außerdem ergibt sich durch
die Vielzahl von verschiedenen Bauteilen ein großes Gewicht
des Stellelementes.
Zur Vereinfachung der Hinterachslenkung will man bei
modernen Fahrzeugen jeweils ein Stellelement an einem
Radführungsglied des Hinterrades anordnen. Eine solche
Hinterachse ist beispielsweise in der DE 31 39 792 A1
gezeigt. Das Stellelement für eine solche Hinterachs
lenkung muß möglichst kompakt sein, weil es sich sonst
am Radführungsglied nicht anordnen läßt. Da das Stell
element bei dieser Anordnung die ungefederte Masse des
Fahrzeugs erhöht, soll es des weiteren möglichst leicht
sein. Um diese beiden Erfordernisse zu erfüllen, ist das
Stellelement nach der DE 31 39 792 A1 als hydraulisch
arbeitender Stellzylinder ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektro
motorisches Stellelement der eingangs genannten Art so
auszubilden, daß es möglichst kompakt und leicht wird,
so daß es beispielsweise auch an einem Hinterachsschräg
lenker befestigt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
der Rotor des Elektromotors ausschließlich auf der Spindelmutter
drehbar gelagert ist und die Spindelmutter den
Rotor vollständig durchdringt, so daß die Spindelmutter
und der Rotor ineinander verschachtelt angeordnet sind.
Durch diese verschachtelte Anordnung der Spindelmutter,
des Planetengetriebes und des Elektromotors wird das
Stellelement wesentlich kürzer als das nach der DE 34
16 938 C2. Weiterhin ist es einfacher aufgebaut und hat ein
geringeres Gewicht.
Ganz besonders einfach aufgebaut ist das Stellelement,
wenn die beiden Endbereiche der Spindelmutter jeweils
mittels eines außenseitig auf diesen angeordneten Lagers
im Gehäuse gelagert sind.
Eine Verdopplung des Übersetzungsverhältnisses läßt sich
erfindungsgemäß dadurch erzielen, daß die Achsen der
Planetenräder auf einem auf der Spindelmutter drehbar ge
lagerten Tragkörper vorgesehen sind, welcher auf der dem
Elektromotor abgewandten Seite ein weiteres Sonnenrad
aufweist, in dem Planetenräder kämmen, die an dem einen
Planetenträger bildenden Flansch der Spindelmutter vorge
sehen sind, und wenn alle Planetenräder in der ein Hohl
rad bildenden, feststehenden Innenverzahnung des Gehäu
ses kämmen.
Ein selbsttätiges, durch Radkräfte bedingtes Zurücklau
fen des gelenkten Rades nach beendetem Lenkvorgang kann
auf einfache Weise dadurch ausgeschlossen werden, daß in
dem Gehäuse eine elektromagnetische Klauenkupplung zum
Blockieren der Spindelmutter bei nicht bestromtem Elek
tromotor angeordnet ist. Vergleichbare Kupplungen sind
bei Stellelementen für andere Verwendungszwecke bekannt,
was zum Beispiel die DE 36 29 453 A1 zeigt, die ein
Stellelement zum Betätigen von Spannzeugen zum Gegenstand
hat.
Besonders einfach gestaltet ist die Klauenkupplung, wenn
sie gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung eine
unverdrehbar auf einem dem Elektromotor abgewandten Bund
der Spindelmutter angeordnete Kupplungsscheibe hat, wel
che von einer Feder gegen eine Stirnwand des Gehäuses
vorgespannt ist und der auf der Seite der Feder ein Ring
magnet zum Verschieben der Kupplungsscheibe gegen die
Kraft der Feder zugeordnet ist.
Die Klauenkupplung hat eine hohe Haltekraft, wenn die
Kupplungsscheibe zur Stirnwand des Gehäuses hin und die
Stirnwand des Gehäuses jeweils mit einer ineinandergrei
fenden Stirnverzahnung versehen sind.
Für die Anordnung des Stellelementes zwischen einem Rad
führungselement und einem Spurhebel ist es vorteilhaft,
wenn das Gehäuse an einer Stirnseite vollständig ge
schlossen und mit einem Anschlußauge versehen ist und
wenn die aus der anderen Stirnseite herausgeführte Gewin
despindel an ihrem freien Ende zum Anschluß an einen
Spurhebel eines gelenkten Rades ausgebildet ist.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur
weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei
davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfol
gend beschrieben. In ihr zeigen die
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine angetriebene
Schräglenker-Hinterachse mit den erfindungs
gemäßen Stellelementen,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die obere Hälfte
einer ersten Ausführungsform eines Stellele
mentes nach der Erfindung,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die obere Hälfte
einer ersten Ausführungsform eines Stellele
mentes nach der Erfindung.
Die in Fig. 1 gezeigte Schräglenker-Hinterachse hat
einen Hilfsrahmen 1, an dem zwei Schräglenker 2, 3 ange
lenkt sind. Jeder Schräglenker 2, 3 hat einen relativ zu
ihm schwenkbaren Achsschenkel 4, 5, der jeweils ein Fahr
zeugrad 6, 7 lagert. Das Einschlagen der Fahrzeugräder
6, 7 erfolgt jeweils mit einem elektromotorischen Stell
element 8, 9, welches jeweils zwischen dem Schräglenker
2, 3 und einem Lenkhebel des Achsschenkels 4, 5 be
festigt ist.
Die Fig. 2 zeigt am Beispiel des Stellelementes 8, daß
dieses ein Gehäuse 10 hat, welches an seiner linken
Seite von einer Stirnwand 11 verschlossen ist, die zur
Verbindung mit dem Schräglenker 2 ein Anschlußauge 12
aufweist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist aus einer
Stirnwand 13 eine Gewindespindel 14 herausgeführt, deren
nicht zu sehendes Ende zum Verbinden mit einem Spurhebel
des in Fig. 1 gezeigten Achsschenkels 4 ausgebildet
ist. Koaxial zur Gewindespindel 14 ist im Stellelement 8
eine Spindelmutter 15 angeordnet. Diese Spindelmutter 15
ist mittels eines Elektromotors 16 unter Zwischenschal
tung eines Planetengetriebes 17 antreibbar. Dreht sich
die Spindelmutter 15, dann bewegt sie mittels in sie und
die Gewindespindel 14 eingreifenden Kugeln 18 die unver
drehbare Gewindespindel 14 aus dem Stellelement 8 heraus
oder in es hinein.
Der Elektromotor 16 hat eine innenseitig am Gehäuse 10
befestigte Wicklung 19 und einen Rotor 20, der auf einem
hohlwellenartigen Bereich der Spindelmutter 15 mittels
Lager 21, 22 drehbar gelagert ist. Zum Planetengetriebe
17 hin ist am Rotor 20 ein Sonnenrad 23 vorgesehen, wel
ches mit Planetenrädern 24 kämmt. Jedes Planetenrad 24
hat eine Achse 25, welche von einem Flansch 26 der Spin
delmutter 15 gehalten wird. Der Flansch 26 bildet somit
einen Planetenträger. Jedes Planetenrad 24 kämmt sowohl
mit dem Sonnenrad 23 als auch mit einer ein Hohlrad bil
denden, feststehenden Innenverzahnung 27 des Gehäuses
10.
Die Fig. 2 läßt weiterhin erkennen, daß die beiden End
bereiche der Spindelmutter 15 jeweils mit einem Lager
28, 29 in den Stirnwänden 11, 13 des Gehäuses 10 gela
gert sind.
Ein weiteres, für die Erfindung wichtiges Merkmal ist
eine Klauenkupplung 30 im Inneren des Gehäuses 10. Diese
Klauenkupplung 30 hat eine Kupplungsscheibe 31, welche
axial verschieblich, jedoch unverdrehbar auf einem dem
Elektromotor 16 abgewandten Bund 32 des Flansches 26 der
Spindelmutter 15 angeordnet ist. Eine Feder 33 spannt
diese Kupplungsscheibe 31 zur Stirnwand 11 des Gehäuses
10 hin vor. Durch jeweils eine Stirnverzahnung 34, 35
auf der Kupplungsscheibe 31 und der Innenseite der Stirn
wand 11 läßt sich im eingekuppelten Zustand der Kupp
lungsscheibe 31 eine formschlüssige Verbindung der Kupp
lungsscheibe 31 mit der Stirnwand 11 und dadurch ein
Blockieren der Spindelmutter 15 sowie der Gewindespindel
14 erreichen. Zum Auskuppeln der Klauenkupplung 30 ist
auf der Seite der Feder 33 ein Ringmagnet 36 vorgesehen,
der bei Erregung die Kupplungsscheibe 31 gegen die Kraft
der Feder 33 nach rechts aus der Stirnverzahnung 34
zieht.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind vom Sonnenrad
23 des Rotors 20 angetriebene Planetenräder 39 mit ihrer
jeweiligen Achse 40 auf einem Tragkörper 37 gehalten,
der drehbar auf der Spindelmutter 15 gelagert ist. Der
Tragkörper 37 hat koaxial zum Sonnenrad 23 ein weiteres
Sonnenrad 38, in dem die Planetenräder 24 kämmen, welche
mit ihrer Achse 25 jeweils am Flansch 26 der Spindelmut
ter 15 gehalten sind. Alle Planetenräder 24, 39 kämmen
in der Innenverzahnung 27 des Gehäuses 10, die bei
dieser Ausführungsform breiter ausgeführt sein muß als
bei der zuvor beschriebenen. Durch diese Gestaltung ist
dem Planetengetriebe 17 ein weiteres Planetengetriebe 41
vorgeschaltet, so daß die Umdrehung des Rotors 20 zwei
mal untersetzt wird.
Claims (7)
1. Elektromotorisches Stellelement, insbesondere zum Len
ken eines Hinterrades eines Personenkraftwagens, welches
in einem Gehäuse als Stellglied eine von einer drehbar
angeordneten, als Hohlwelle ausgebildeten Spindelmutter
verschiebbare Gewindespindel aufweist und bei dem die
Spindelmutter mittels eines Elektromotors über ein Planetengetriebe
angetrieben ist, wobei der Rotor des Elektromotors
ein Sonnenrad antreibt, in welchem Planetenräder
kämmen, deren Achsen zum Antrieb der Spindelmutter in
einem Flansch der Spindelmutter gelagert sind und die
gleichzeitig in einer ein Hohlrad bildenden, festen Innenverzahnung
des Gehäuses kämmen, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (20) des Elektromotors (16) ausschließlich
auf der Spindelmutter (15) drehbar gelagert ist und die
Spindelmutter (15) den Rotor (20) vollständig durchdringt,
so daß die Spindelmutter (15) und der Rotor (20)
ineinander verschachtelt angeordnet sind.
2. Elektromotorisches Stellelement nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die beiden Endbereiche der
Spindelmutter (15) jeweils mittels eines außenseitig auf
diesen angeordneten Lagers (28, 29) im Gehäuse (10) gelagert
sind.
3. Elektromotorisches Stellelement nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (40) der
Planetenräder (39) auf einem auf der Spindelmutter (15)
drehbar gelagerten Tragkörper (37) vorgesehen sind, welcher
auf der dem Elektromotor (16) abgewandten Seite ein
weiteres Sonnenrad (38) aufweist, in dem Planetenräder
(24) kämmen, die an dem einen Planetenträger bildenden
Flansch (26) der Spindelmutter (15) vorgesehen sind, und
daß alle Planetenräder (24, 39) in der ein Hohlrad bildenden,
feststehenden Innenverzahnung (27) des Gehäuses
(10) kämmen.
4. Elektromotorisches Stellelement nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Gehäuse (10) eine elektromagnetische Klauenkupp
lung (30) zum Blockieren der Spindelmutter (15) bei
nicht bestromtem Elektromotor (16) angeordnet ist.
5. Elektromotorisches Stellelement nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Klauenkupplung (30) eine unverdrehbar auf einem dem
Elektromotor (16) abgewandten Bund (32) der Spindelmut
ter (15) angeordnete Kupplungsscheibe (31) hat, welche
von einer Feder (33) gegen eine Stirnwand (11) des Ge
häuses (10) vorgespannt ist und der auf der Seite der
Feder (33) ein Ringmagnet (36) zum Verschieben der Kupp
lungsscheibe (31) gegen die Kraft der Feder (33) zuge
ordnet ist.
6. Elektromotorisches Stellelement nach Anspruch 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe (31) zur
Stirnwand (11) des Gehäuses (10) hin und die Stirnwand
(11) des Gehäuses (10) jeweils mit einer ineinandergrei
fenden Stirnverzahnung (34, 35) versehen sind.
7. Elektromotorisches Stellelement nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (10) an einer Stirnseite vollständig ge
schlossen und mit einem Anschlußauge (12) versehen ist
und daß die aus der anderen Stirnseite herausgeführte
Gewindespindel (14) an ihrem freien Ende zum Anschluß an
einen Spurhebel eines gelenkten Fahrzeugrades (6, 7)
ausgebildet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883836255 DE3836255A1 (de) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | Elektromotorisches stellelement |
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ID=6365840
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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