BE1032996A1 - Lenkaktuator für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs und Lenksystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lenkaktuator (4) für ein Lenksystem (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine translatorisch axial in Richtung ihrer Längsachse (A) in einem Gehäuse (41) linear verlagerbare Aktuatorstange (5), die einen Führungsabschnitt (52) aufweist, der in einem Durchgang (71) einer in dem Gehäuse (41) angebrachten Gleitbuchse (7) axial verschiebbar gleitend gelagert ist, wobei der Führungsabschnitt (52) einen unrunden Führungsquerschnitt aufweist, der in einem korrespondierenden unrunden Durchgangsquerschnitt des Durchgangs (71) bezüglich Rotation um die Längsachse (A) formschlüssig gesichert ist. Um eine verbesserte spielfreie Führung zur Verfügung zu stellen, schlägt die Erfindung vor, dass die Gleitbuchse (7) zwei Lagerabschnitte (72a,b) aufweist, die rotatorisch um die Längsachse (A) gegeneinander belastet und gegen den Führungsabschnitt (52) verspannt sind.

Description

t BE2024/5653

Lenkaktuator für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs und Lenksystem für ein Kraftfahrzeug

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Lenkaktuator für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine translatorisch axial in Richtung ihrer Längsachse in einem Gehäuse linear verlagerbare Ak- tuatorstange, die einen Führungsabschnitt aufweist, der in einem Durchgang einer in dem Ge- häuse angebrachten Gleitbuchse axial verschiebbar gleitend gelagert ist, wobei der Führungs- abschnitt einen unrunden Führungsquerschnitt aufweist, der in einem korrespondierenden un- runden Durchgangsquerschnitt des Durchgangs bezüglich Rotation um die Längsachse form- schlüssig gesichert ist.

Ein Lenkaktuator dient in einem Kraftfahrzeug-Lenksystem zur Erzeugung des mechanischen

Lenkeinschlags eines oder mehrerer lenkbarer Räder.

Ein gattungsgemäßer Lenkaktuator weist eine Aktuatorstange auf, die axial in ihrer durch ihre

Längsachse vorgegebenen Längsrichtung, üblicherweise quer zur Fahrtrichtung relativ zur

Fahrzeugkarosserie verstellbar ist. Die Aktuatorstange kann an die Achsschenkel der beiden lenkbaren Räder einer Fahrzeugachse angelenkt sein, und bei einer Einzelradlenkung entspre- chend mit einem einzelnen lenkbaren Rad verbunden sein. Die translatorische Verschiebung der Aktuatorstange bewirkt einen Lenkeinschlag der lenkbaren Räder.

Die Aktuatorstange kann in dem Gehäuse mittels eines motorischen Linearantriebs verlagert werden, beispielsweise mittels eines Spindeltriebs, wie im Stand der Technik beispielsweise in der DE 10 2018 124 905 A1 beschrieben ist. Zur verdrehsicheren linearen Führung weist die daraus bekannte Aktuatorstange einen Führungsabschnitt mit einem unrunden Führungsquer- schnitt auf. Dieser ist gleitend durch einen Durchgang einer Gleithülse mit einem daran ange- passten Durchgangsquerschnitt axial gleitend hindurchgeführt. Zum Ausgleich von Wärmeaus- dehnungen ist die Gleithülse nachgiebig ausgestaltet. Es jedoch möglich, dass nach längerer

Betriebsdauer im Bereich des unrunden Führungsquerschnitts Spiel zwischen der Aktuator- stange und der Gleitbuchse auftritt. Die kann zu Geräuschentwicklung führen.

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Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Er- findung, eine verbesserte spielfreie Führung zur Verfügung zu stellen.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Lenkaktuator mit den Merkmalen des

Anspruchs 1 und das Lenksystem gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einem Lenkaktuator für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine translatorisch axial in Richtung ihrer Längsachse in einem Gehäuse linear verlagerbare Aktuatorstange, die einen Führungsabschnitt aufweist, der in einem Durchgang einer in dem Gehäuse angebrach- ten Gleitbuchse axial verschiebbar gleitend gelagert ist, wobei der Führungsabschnitt einen un- runden Führungsquerschnitt aufweist, der in einem korrespondierenden unrunden Durchgangs- querschnitt des Durchgangs bezüglich Rotation um die Längsachse formschlüssig gesichert ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gleitbuchse zwei Lagerabschnitte aufweist, die rota- torisch um die Längsachse gegeneinander belastet und gegen den Führungsabschnitt ver- spannt sind.

Die zwei Lagerabschnitte, die nachfolgend gleichbedeutend als die beiden Lagerabschnitte be- zeichnet werden, sind koaxial zur Achse in axialer Richtung aufeinander folgend angeordnet.

Sie können beispielsweise ohne axialen Abstand, oder alternativ mit axialem Abstand relativ zu- einander benachbart angeordnet sein. Jeder der beiden Lagerabschnitte weist jeweils einen axialen Durchgang, d.h. eine axial durchgehende Öffnung mit einem unrunden Durchgangs- querschnitt auf. Beide Lagerabschnitte werden von dem Führungsabschnitt axial durchsetzt, wobei der Führungsabschnitt in jedem der beiden Durchgänge gleitend geführt ist. Die Lagerab- schnitte können radial desachsiert angebracht werden, um zusätzlich eine radiale Vorspan- nung zu erzeugen.

Bedingt durch die unrunde Querschnittsform des Führungsquerschnitts, die bevorzugt über die gesamte axiale Länge des Führungsabschnitts gleichmäßig durchgehen kann, werden außen an dem Führungsabschnitt gegen die Umfangsrichtung geneigte, d.h. quer zur Tangentialrich- tung stehende Führungsflächen ausgebildet. Diese liegen gegen innen im Durchgang ausgebil- dete, korrespondierende Lagerflächen gleitend an, so dass ein in Umfangsrichtung wirksamer

Formschluss gebildet wird. Dadurch ist die Aktuatorstange in der Gleitbuchse gegen Drehung

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Die Führungsflächen des Führungsabschnitts und die korrespondierenden Lagerflächen der

Gleitbuchse bilden die miteinander in Gleitkontakt stehenden Gleitflächen der Gleitführung. Die

Erfindung nutzt zwei Eigenschaften der unrunden Gleitführung aus, nämlich erstens, dass der

Führungsabschnitt in dem Durchgangsabschnitt formschlüssig gegen Drehung gesichert ist, und zweitens, dass bei einer Drehbelastung des Führungsquerschnitts relativ zur Gleitbuchse die Gleitflächen im Gleitkontakt gegeneinander angepresst werden.

Die beiden Lagerabschnitte der erfindungsgemäßen Gleitbuchse können bevorzugt gleich, oder zumindest gleichartig ausgebildet sein, und weisen beide mit dem Führungsabschnitt im Gleit- kontakt stehende Gleitflächen auf. Erfindungsgemäß wird zwischen den beiden Lagerabschnit- ten ein Dreh- oder Torsionsmoment ausgeübt, das als Vorspannmoment bezeichnet werden kann. Dieses erzeugt eine relative rotatorische Belastung oder Torsionsbelastung um die

Längsachse, die in Richtung einer relativen Verdrehung oder Torsion der beiden Lagerab- schnitte hin wirkt. Dabei stützt sich der eine Lagerabschnitt mit seinen Gleitflächen, d.h. den La- gerflächen, in Umfangsrichtung gegen die korrespondierenden, entgegen dem Drehsinn der ro- tatorischen Belastung gegenüberliegenden Gleitflächen des Führungsabschnitts, d.h. den Füh- rungsflächen, ab. Entsprechend dem Reaktionsmoment, welches dem Vorspannmoment entge- gen gerichtet ist, stützt sich der andere Lagerabschnitt mit seinen Gleitflächen, d.h. den Lager- flächen, in Umfangsrichtung gegen die korrespondierenden, entgegen dem Drehsinn der rotato- rischen Belastung gegenüberliegenden Gleitflächen des Führungsabschnitts, d.h. den Füh- rungsflächen ab. Durch diese gegenseitige rotatorische Abstützung werden die Gleitflächen bei- der Lagerabschnitte in spielfreiem Gleitkontakt gegen die korrespondierenden Führungsflächen des Führungsabschnitts verspannt.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass eine spielfreie Führung der Aktuatorstange mit geringem Auf- wand realisierbar ist, die unabhängig von Maßtoleranzen, Temperaturschwankungen oder an- deren Einflüssen ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die für den Reibungswiderstand der Gleitfüh- rung maßgebliche Anpresskraft im Gleitkontakt durch die Ausgestaltung des Vorspannmoments unabhängig von Maßtoleranzen der Gleitbuchse definiert vorgegeben werden kann.

Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die rotatorische Verspannung der beiden Lagerabschnitte mit geringem Bauraumbedarf realisiert werden kann.

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Es ist vorteilhaft, dass die Lagerabschnitte elastisch gegeneinander belastet sind.

Die elastische Belastung erzeugt ein zwischen den beiden Lagerabschnitten wirksames Vor- spannmoment bezüglich Drehung um die Achse. Anders ausgedrückt wird dadurch eine tor- sionselastische Anordnung der beiden Lagerabschnitte ausgebildet. Dadurch kann in jeder Be- triebssituation ein spielfreier Gleitkontakt zwischen den Gleitflächen gewährleistet werden.

Eventuelle Fertigungs- und Betriebstoleranzen können problemlos ausgeglichen werden, so dass eine über die Lebensdauer gleichbleibende und betriebssichere Führung der Aktuator- stange sichergestellt werden kann.

Eine bevorzugte Ausführung kann dadurch realisiert sein, dass zwischen den beiden Lagerab- schnitten eine Vorspannvorrichtung angebracht ist, die eine die Lagerabschnitte gegeneinander um die Längsachse verdrehendes Vorspannmoment ausübt.

Die Vorspannvorrichtung erzeugt ein Vorspannmoment, d.h. ein Torsionsmoment, das auf die beiden Lagerabschnitte wirkt, um diese bezüglich der Längsachse gegeneinander zu verdre- hen, d.h. diese, wie vorangehend beschrieben, rotatorisch gegeneinander belastet. Durch die

Vorspannvorrichtung werden die gleitend gegeneinander anliegenden Führungsflächen des

Führungsabschnitts und des Durchgangs in jedem der beiden Lagerabschnitte spielfrei gegen- einander angepresst.

Die Vorspannvorrichtung kann ausgestaltet werden, um ein definiertes Vorspannmoment und eine definierte Andruckkraft zu erzeugen, wodurch ein entsprechend definiertes Reibmoment erzeugt wird.

Die Vorspannvorrichtung kann auch dadurch realisiert sein, dass eine elastische Materialeigen- schaft der Lagerabschnitte ausgenutzt wird. Hierzu ist es beispielsweise möglich, dass die bei- den Lagerabschnitte durch die Vorspannvorrichtung um einen Winkelversatz gegeneinander verdreht fixiert werden. Dabei werden die Lagerabschnitte in sich, bevorzugt in Umfangsrich- tung, elastisch verformt, und dadurch spielfrei gegen den Führungsabschnitt angepresst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Vorspannvorrichtung mit der Gleitbuchse integriert ausgebildet ist.

Die Vorspannvorrichtung kann Kraft- bzw. Momenterzeugungsmittel aufweisen, die derart zu-

sammen mit der Gleitbuchse realisiert sind, dass sie die beiden Lagerabschnitte in entgegenge- setzte Drehrichtungen um die Längsachse belasten. Dadurch kann eine vorteilhafte kompakte

Bauweise realisiert werden. 5 Alternativ ist es möglich, dass zwischen einem oder beiden Lagerabschnitten und dem Ge- häuse wirkungsmäßig Kraft- bzw. Momenterzeugungsmittel angeordnet sind, durch welche ein

Vorspannmoment auf die Lagerabschnitte ausgeübt wird.

Die vorgenannte Ausführung kann vorsehen, dass die Vorspannvorrichtung ein Federelement aufweist.

Ein Federelement bildet ein elastisches Element, welches derart an den beiden Lagerabschnit- ten angreift, dass durch die Federkraft ein Federmoment erzeugt wird, welches als Vorspann- bzw. Torsionsmoment die beiden Lagerabschnitte in entgegengesetzte Drehrichtungen drängt, d.h. rotatorisch entgegengesetzt belastet.

Ein Federelement kann mit geringem Aufwand bereitgestellt und zwischen den Lagerabschnit- ten eingesetzt sein. Es kann beispielsweise als Draht- oder Blattfeder aus Federstahl ausgebil- det sein, die als Zug- oder Druckfeder mit radialem Abstand zur Längsachse in Umfangsrich- tung an den beiden Lagerabschnitten angreift.

Es ist möglich, dass die Vorspannvorrichtung axial zwischen den Lagerabschnitten angeordnet ist.

Diese Bauform kann im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer quer zur Längsachse ste- henden Spiegelebene ausgebildet sein. Die Lagerabschnitte liegen einander beiderseits der

Spiegelebene gegenüber. Die Vorspannvorrichtung, die beispielsweise ein oder mehrere Fe- derelemente aufweisen kann, kann im Bereich der Spiegelebene angeordnet sein.

Es ist vorteilhaft, dass die Gleitouchse mindestens ein Gleitelement aufweist.

Das Gleitelement ist im Bereich eines Lagerabschnitts angeordnet und weist mindestens eine, bevorzugt mehrere über den Umfang verteilte Gleitflächen auf, die zumindest abschnittweise in

Gleitkontakt mit den korrespondierenden Führungsflächen des Führungsabschnitts stehen.

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Es ist vorteilhaft, dass jeder Lagerabschnitt mindestens ein Gleitelement aufweist. Die Gleitele- mente der beiden Lagerschnitte können bevorzugt gleich, gleichartig oder spiegelsymmetrisch ausgebildet sein.

Es ist möglich, dass mindestens zwei Gleitelemente separat ausgebildet sind, beispielsweise zur Anbringung in den beiden Lagerabschnitten. Alternativ ist es auch denkbar und möglich, dass ein durchgehend einstückiges Gleitelement eingesetzt wird. Dieses kann dann bevorzugt in sich flexibel oder verformbar ausgestaltet sein, um die erfindungsgemäß vorgesehene rela- tive Drehbewegung der beiden Lagerabschnitte zu ermöglichen. Dadurch kann der Fertigungs- und Montageaufwand reduziert werden.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Gleitbuchse einen Kunststoff aufweist.

Bevorzugt können zumindest die Gleitflächen aus einem Kunststoff ausgebildet sein oder einen solchen aufweisen. Dadurch kann eine reibungs- und verschleißarme Gleitpaarung mit einer metallischen Gleitfläche realisiert werden, beispielsweise einer Führungsfläche der bevorzugt aus Stahl ausgebildeten Aktuatorstange. Dadurch kann eine leichtgängige und verschleißarme

Gleitlagerung realisiert werden.

Es ist vorteilhaft, dass die Gleitbuchse ganz oder teilweise als Kunststoff-Spritzgussteil aus ei- nem thermoplastischen Elastomer ausgebildet ist. Diese lässt sich mit geringem Aufwand und konstruktiv einfach flexibel an unterschiedliche Formen anpassen. Bevorzugt kann die Gleit- buchse als Ganzes, oder eine oder beide Lagerabschnitte jeweils als Ganzes als Kunststoff-

Spritzgussteil ausgebildet sein, oder zumindest ein solches aufweisen.

Darüber hinaus ist es denkbar und möglich, die Vorspanneinrichtung mit einem oder mehreren

Kunststoffteilen integriert auszubilden. Beispielsweise ist es möglich, ein Federelement, bei- spielsweise aus Federstahl, ganz oder teilweise im Spritzguss mit Kunststoff zu umspritzen und dadurch unlösbar mit einem oder beiden Lagerabschnitten zu verbinden. Das Federelement kann auch vollständig von dem Kunststoff umspritzt sein, beispielsweise zur Realisierung einer einstückigen Gleitbuchse, bei der beide Lagerabschnitte und das Federelement in einem Kunst- stoff-Spritzgussteil integriert sind.

Es ist möglich, dass der Führungsabschnitt prismenförmig ausgebildet ist.

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Die prismenförmige Ausgestaltung entspricht einem mehreckigen Führungsquerschnitt, der bei- spielsweise als gleichmäßiges oder ungleichmäßiges Drei-, Vier- Sechs- oder anderes Vieleck ausgebildet sein kann.Dass Vieleck kann Abrundungen in dem jeweiligen Profil aufweisen. Der

Durchgang beider Lagerabschnitte der Gleitbuchse weist einen korrespondierenden mehrecki- gen Durchgangsquerschnitt auf, so dass ein bezüglich Drehung um die Längsachse wirksamer

Formschluss gebildet wird. Die Gleitflächen werden durch die gegeneinander gerichteten Pris- menflächen des Mehrkants gebildet.

Durch die Erfindung werden die Prismenflächen im Gleitkontakt gegeneinander verspannt.

Dadurch kann eine betriebssichere und gleichmäßige Gleitführung realisiert werden.

Eine Weiterbildung kann vorsehen, dass die Gleitbuchse eine Sensorvorrichtung aufweist.

Die Sensorvorrichtung kann beispielsweise ausgebildet sein zur Erfassung einer linearen Verla- gerung der Aktuatorstange relativ zur Gleitbuchse. Hierzu kann eine an sich bekannte Geber-

Nehmer-Anordnung zur Erfassung von absoluten oder relativen Positionsmesswerten in Rich- tung der Längsachse vorgesehen sein, beispielsweise kapazitive, induktive Inkrementalgeber, optische Messelemente oder dergleichen. Dadurch kann die momentane Position der Aktuator- stange in dem Lenkaktuator, die mit dem mechanischen Lenkeinschlag des oder der von dem

Lenkaktuator gelenkten Räder korreliert ist, sicher und genau erfasst werden.

Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Sensorelemente ausgebildet sind zur Erfas- sung eines zwischen der Aktuatorstange und der Gleitbuchse anliegenden Biege- und/oder Tor- sionsmoments. Dabei ist es auch denkbar und möglich, eine relative Verlagerung bzw. Verdre- hung der beiden Lagerabschnitte zur Bestimmung extern einwirkender Momente zu nutzen.

Darüber hinaus können Sensorelemente vorgesehen sein, welche auf eine Verformung der Ak- tuatorstange ansprechen. Eine elastische Torsion und/oder Biegung der Aktuatorstange kann durch die im Betrieb einwirkenden Kräfte erzeugt werden. Eine Überwachung dieser Aktuator- parameter ermöglicht eine Überwachung der Belastung im Betrieb, und dadurch eine sichere

Erkennung von potentiell schädlichen Überlastungen oder Fehlfunktionen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Aktuatorstange mit einer Antriebseinrichtung zusam- menwirkt.

Die Antriebseinrichtung dient zur linearen Verlagerung der Aktuatorstange in dem Gehäuse des

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Lenkaktuators. Es ist beispielsweise möglich, dass die Antriebseinrichtung einen motorisch an- treibbaren Spindeltrieb aufweist. Dabei weist die Aktuatorstange ein Spindelgewinde auf, das sich über einen axialen Gewindeabschnitt erstreckt und in eine Spindelmutter eingreift. Diese ist axial positionsfest in dem Gahäuse abgestützt und gelagert und durch einen Motor relativ zur

Längsachse drehend antreibbar. Nach dem an sich bekannten Funktionsprinzip eines Spindel- triebs, konkret eines Tauchspindeltriebs, wird die Drehung der Spindelmutter in eine lineare axi- ale Verlagerung der Aktuatorstange umgesetzt. Bevorzugt kann der Spindeltrieb als Kugelge- windetrieb (KGT) ausgebildet sein, wobei die Spindelmutter als Kugelmutter (Kugelumlaufmut- ter) ausgebildet ist und das Spindelgewinde als damit korrespondierendes Kugelgewinde.

Es kann vorgesehen sein, dass die Gleitbuchse einen zusätzlichen Gleitabschnitt mit kreisrun- dem Durchgangsquerschnitt aufweist.

Der zusätzliche Gleitabschnitt weist einen kreisrunden Öffnungsquerschnitt auf mit einem

Durchmesser, der dem Durchmesser eines Hüllkreises des unrunden Führungsquerschnitts entspricht. Dieser Gleitabschnitt kann eine axiale Verlängerung der Gleitbuchse bilden, und kann eine zusätzliche Abstützung quer zur Längsachse bereitstellen.

Die Gleitbuchse kann einen kreisrunden oder nicht-kreisrunden AuBenquerschnitt aufweisen.

Ein nicht kreisrunder Querschnitt bietet den Vorteil, dass die Gleitbuchse formschlüssig im Ge- häuse des Lenkaktuators angebracht werden kann.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfassend einen Lenkak- tuator mit einer Aktuatorstange, die axial in Richtung ihrer Längsachse in einem Gehäuse be- wegbar ist und über mindestens eine Spurstange an mindestens ein lenkbares Rad kuppelbar ist, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Lenkaktuator ausgebildet gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungen oder Kombinationen davon.

Bevorzugt kann der erfindungsgemäße Lenkaktuator in einem Steer-by-Wire-Lenksystem eines

Kraftfahrzeugs eingesetzt sein. Dabei werden manuell eingegebene Lenkbefehle durch

Drehsensoren elektronisch erfasst und in Steuerbefehle umgewandelt, die eine elektromotori- sche Antriebseinrichtung des Lenkaktuators ansteuern.

Beschreibung der Zeichnungen

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lenksystems,

Fig. 2 einen Querschnitt B-B durch den Lenkaktuator gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Achse A durch den Lenkaktuator gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine schematisch freigestellte Ansicht der erfindungsgemäß en Gleitführung des

Lenkaktuators gemäß Fig. 2 und 3,

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Gleitbuchse eines Lenkaktuators gemäß Fig. 1-4,

Fig. 6 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Gleitführung des Lenkaktua- tors in einer Ansicht wie in Fig.4.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen verse- hen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Steer-by-wire-Lenksystem 1, welches eine Lenksäule 2 umfasst.

Diese weist eine an einer nicht gezeigten Fahrzeugkarosserie montierbare Trageinheit 21 auf, von der eine Lenkspindel 22 um ihre Längsachse L drehbar gelagert ist. An ihrem bezüglich der

Fahrtrichtung hinteren, fahrerseitigen Ende ist an der Lenkspindel 22 zur Eingabe manueller

Lenkbefehle ein Lenkrad 23 drehfest montiert.

In der Lenksäule 2 ist eine im Einzelnen nicht dargestellte Drehwinkel- und Drehmomenterfas- sungssensorik untergebracht, welche einen durch Drehung des Lenkrads 23 in die Lenkspindel 22 eingebrachten Lenkbefehl in ein elektrisches Steuersignal umsetzt.

Das Steuersignal wird über eine elektrische Steuerleitung 3 an einen erfindungsgemäßen elektrischen Lenkaktuator 4 geleitet.

Der Lenkaktuator 4 — der in Detailansichten in den Fig. 2 bis 6 gezeigt ist — weist eine Aktuator- stange 5 auf, die sich entlang einer Achse A, der sogenannten Aktuatorachse, quer zur Fahrt- richtung des Fahrzeugs erstreckt. Die Aktuatorstange 5 ist axial in ihrer durch die Achse A vor- gegebenen Längsrichtung in einem Gehäuse 41 (Aktuatorgehäuse) verschiebbar gelagert, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet ist. Das Gehäuse 41 weist hier nicht dargestellte Verbindungs- elemente zur Anbringung an einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie auf.

Die beiden äußeren Enden der Aktuatorstange 5 sind jeweils über eine Spurstange 6 mit einem lenkbaren Rad 61 verbunden, so dass eine axiale Verschiebung der Aktuatorstange 5 einen

Lenkeinschlag des Rades 61 relativ zur Fahrbahn 62 bewirkt.

Zur Erzeugung eines Lenkeinschlags weist der Lenkaktuator 4 einen über die Steuerleitung 3 elektrisch ansteuerbaren elektro-motorischen Antrieb mit einem an dem Gehäuse 41 ange- brachten elektrischen Motor 42 auf. Von dem Motor 42 ist eine in dem Gehäuse 41 drehend ge- lagerte, axial abgestützte Spindelmutter 43 drehend antreibbar, die in Fig. 2 und 3 erkennbar ist. In diese greift ein an der Aktuatorstange 5 ausgebildetes Spindelgewinde 51 ein. Auf diese

Weise wird ein linearer Spindeltrieb gebildet, bei dem durch entsprechende Drehrichtung des

Motors 42 die Aktuatorstange 5 relativ zum Gehäuse 41 axial, d.h. in ihrer Längsrichtung hin und her bewegt werden kann, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet ist.

Die Spindelmutter 43 kann bevorzugt als Kugelumlaufmutter ausgebildet sein.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt B-B senkrecht zur Achse A, und Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Achse A. Fig. 4 zeigt den aus der Aktuatorstange 5 zusammen mit der Spindelmutter 43 gebildeten Spindeltrieb in einer schematisch freigestellten perspektivischen Darstellung.

Die Aktuatorstange 5 weist einen zylindrischen Grundkörper auf, der beispielsweise aus Stahl-

Stabmaterial gebildet sein kann. In diesen ist das Spindelgewinde 51 und ein Führungsab- schnitt 52 eingebracht.

Der Führungsabschnitt 52 ist mit axialem Abstand zum Spindelgewinde 51 angeordnet und er- streckt sich in axialer Richtung. Er ist in einer erfindungsgemäßen Gleitbuchse 7, die in dem

Gehäuse 41 angebracht ist, axial gleitend geführt.

Der Führungsabschnitt 52 weist einen ausgehend von dem kreisrund-zylindrischen Grundquer- schnitt der Aktuatorstange 5 prismenförmigen, im gezeigten Beispiel dreikantigen Führungs- querschnitt auf. Dieser weist drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, im Beispiel plane Füh- rungsflächen 53 auf, die sich axial parallel zu Achse A erstrecken.

Fig.5 zeigt eine stark vergrößerte, separate Darstellung der erfindungsgemäßen Gleitbuchse 7.

Diese weist einen axial durchgehenden Durchgang 71 auf, in dem im Betriebszustand gemäß

Fig.4 der Führungsabschnitt 52 axial verschiebbar aufgenommen ist.

Die Gleitbuchse 7 weist zwei axial aufeinander folgend angeordnete Lagerabschnitte 72a und 72b auf, die gleichartig ausgestaltet sind und im Folgenden zusammen als die Lagerabschnitte 72 bezeichnet werden. Die Durchgangsöffnung 71 geht durch beide Lagerabschnitte 72 axial hindurch, und weist korrespondierend zum dreikantigen Führungsquerschnitt einen dreieckig geformten Durchgangsquerschnitt auf. Dadurch wird der Führungsabschnitt 52 in der Durch- gangsöffnung 71 formschlüssig gegen Drehung um die Achse A gesichert aufgenommen.

Jeder Lagerabschnitt 72a, b weist auf seiner Innenseite drei gleichmäßig über den Umfang ver- teilte Lagerflächen 73 auf, die im Gleitkontakt mit den korrespondierenden Führungsflächen 53 des Führungsabschnitts 52 stehen.

Zwischen den Lagerabschnitten 72 ist ein Stützring 74 angeordnet, der axial über die Lagerab- schnitte 72 vorstehende Stützarme 75 aufweist. Zwischen den Stützarmen 75 und den Lagerab- schnitten 72 sind in Umfangsrichtung wirksame Federelemente 76 angeordnet. Diese stützen sich in Umfangsrichtung jeweils an einem Stützarm 75 und am Außenumfang eines Lagerab- schnitts 72a,b ab. Dadurch sind die beiden Lagerabschnitte 72 bezüglich Drehung um die

Achse A jeweils elastisch gegen den Stützring 74, und damit auch torsionselastisch gegenei- nander abgestützt.

Wie in Fig.5 dargestellt sind die Stützarme 75 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, so dass die beiden Lagerabschnitte 72a,b einen Winkelversatz aufweisen. Über die Federele- mente 76 werden die beiden Lagerabschnitte 72a, b gegensinnig elastisch bezüglich Drehung um die Achse A belastet. Mit anderen Worten wird ein elastisches Torsionsmoment T erzeugt, welches schematisch mit den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Pfeilen T angedeutet ist.

Durch die elastische Torsionsbelastung der beiden Lagerabschnitte 72a, b werden deren Lager- flächen 73 gegen die korrespondierenden Führungsflächen 53 des Führungsabschnitts 52 ver- spannt. Dadurch wird eine spielfreie Gleitführung des Führungsabschnitts 52 in der Gleitbuchse 7 realisiert.

Fig.7 zeigt in einer Darstellung analog zu Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Gleitbuchse 7. Zusätzlich zum Grundaufbau gemäß Fig.5 weist diese einen zusätzli- chen Gleitabschnitt 77 mit kreisrundem Durchgangsquerschnitt auf. Dieser bildet quasi eine hohlzylindrische Verlängerung, die beispielsweise mit einem der Lagerabschnitte 72 oder dem

Stützring 74 verbunden sein kann.

Die Lagerabschnitte 72 können als Kunststoff-Spritzgussteile aus einem gut gleitfähigen und verschleißfesten Kunststoff ausgebildet sein. Es ist möglich, dass die beiden Lagerabschnitte 72a,b formidentisch ausgestaltet sind. Der Stützring 74 kann als Metall- oder Kunststoffteil aus- gebildet sein. Die Federelemente 76 können elastische Metall- und/oder Kunststoffelemente aufweisen.

Bezugszeichenliste 1 Lenksystem 2 Lenksäule 21 Trageinheit 22 Lenkspindel 23 Lenkrad 3 Steuerleitung 4 Lenkaktuator 41 Gehäuse (Aktuatorgehäuse) 42 Motor 43 Spindelmutter 5 Aktuatorstange 51 Spindelgewinde 52 Führungsabschnitt 53 Führungsflächen 6 Spurstange 61 Rad 62 Fahrbahn 7 Gleitbuchse 71 Durchgang 72a,b Lagerabschnitt 73 Lagerfläche 74 Stützring 75 Stützarm 76 Federelement 77 Gleitabschnitt

L Längsachse

A Aktuatorachse

T Torsionsmoment

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE

1. Lenkaktuator (4) für ein Lenksystem (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine translato- risch axial in Richtung ihrer Längsachse (A) in einem Gehäuse (41) linear verlagerbare Aktuatorstange (5), die einen Führungsabschnitt (52) aufweist, der in einem Durchgang (71) einer in dem Gehäuse (41) angebrachten Gleitbuchse (7) axial verschiebbar glei- tend gelagert ist, wobei der Führungsabschnitt (52) einen unrunden Führungsquerschnitt aufweist, der in einem korrespondierenden unrunden Durchgangsquerschnitt des Durch- gangs (71) bezüglich Rotation um die Längsachse (A) formschlüssig gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (7) zwei Lagerabschnitte (72a,b) aufweist, die rotatorisch um die Längsachse (A) gegeneinander belastet und gegen den Führungsabschnitt (52) ver- spannt sind.

2. Lenkaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerab- schnitte (72a,b) elastisch gegeneinander belastet sind.

3. Lenkaktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Lagerabschnitten (72a,b) eine Vorspannvorrichtung (74, 76) angebracht ist, die ein die Lagerabschnitte (72a,b) gegeneinander um die Längsachse (A) verdrehendes Vorspannmoment (T) ausübt.

4. Lenkaktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannvorrichtung (74, 76) mit der Gleitbuchse (7) integriert ausgebildet ist.

5. Lenkaktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Vorspannvorrichtung (74, 76) ein Federelement (76) aufweist.

6. Lenkaktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorspannvorrichtung (74, 76) axial zwischen den Lagerabschnitten (72a,b) angeordnet ist.

7. Lenkaktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (7) mindestens ein Gleitelement aufweist.

8. Lenkaktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (7) einen Kunststoff aufweist.

9. Lenkaktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (52) prismenförmig ausgebildet ist.

10. Lenkaktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (7) eine Sensorvorrichtung aufweist.

11. Lenkaktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorstange (5) mit einer Antriebseinrichtung (42) zusammenwirkt.

12. Lenkaktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbuchse (7) einen zusätzlichen Gleitabschnitt (77) mit kreisrundem Durch- gangsquerschnitt aufweist.

13. Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend einen Lenkaktuator (4) mit einer Aktua- torstange (5), die axial in Richtung ihrer Längsachse (A) in einem Gehäuse (41) beweg- bar ist und über mindestens eine Spurstange (6) an mindestens ein lenkbares Rad (61) kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkaktuator (4) ausgebildet ist nach einem der vorangehenden Ansprüche.