DE102005035872A1 - Elektromotorisch betätigte Stelleinheit für die Räder einer Achse eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch betätigte Stelleinheit für die beiden Räder einer Achse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit der über eine einzige translatorisch verlagerbare, nicht selbsthemmende Gewindespindel eine Verstellbewegung auf die Räder übertragbar ist, wobei der Elektromotor als Hohlwellenmotor ausgebildet ist und die Gewindespindel umgibt und eine Hemmeinheit zum Blockieren der Gewindespindel vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Gewindespindel eine Planetenwälzgewindespindel und es wirkt die Hemmeinheit auf den Rotor des Elektromotors ein und ist als elektromagnetisch betätigte Bremse ausgebildet. An einem zweispurigen Kraftfahrzeug kann eine solche Stelleinheit als Aktuator zum Lenken der Hinterräder zum Einsatz kommen, während das Lenksystem der Fahrzeug-Vorderräder als Überlagerungslenkung ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch betätigte Stelleinheit für die beiden Räder einer Achse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit der über eine einzige translatorisch verlagerbare, nicht selbsthemmende Gewindespindel eine Verstellbewegung auf die Räder übertragbar ist. Eine derartige Verstelleinheit kann dabei insbesondere zur Einstellung von Spur oder Sturz der beiden Räder zusammen zum Einsatz kommen.
• Für diesen genannten Einsatz sind einerseits relativ kleine Verstellwege erforderlich und andererseits soll eine äußerst genaue Positionierung möglich sein. Aufgrund der gemeinsamen Einwirkung auf die beiden Räder wird die Stelleinheit vorzugsweise im Mittelbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet, wo üblicherweise relativ wenig Bauraum zur Verfügung steht.
• Eine Stelleinheit, die all diesen Anforderungen genügt bzw. genügen kann, soll hiermit aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
• Die Lösung dieser Aufgabe ist für eine elektromotorisch betätigte Stelleinheit für die beiden Räder einer Achse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit der über eine einzige translatorisch verlagerbare, nicht selbsthemmende Gewindespindel eine Verstellbewegung auf die Räder übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor als Hohlwellenmotor ausgebildet ist und die Gewindespindel umgibt und dass eine Hemmeinheit zum Blockieren der Gewindespindel vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Gewindespindel eine Planetenwälzgewindespindel und es wirkt die Hemmeinheit direkt oder indirekt auf den Rotor des Elektromotors ein und ist als elektromagnetisch betätigte Bremse ausgebildet.
• Die beigefügte Prinzipskizze zeigt in einem Querschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in stark abstrahierter Darstellung.
• Dabei ist mit der Bezugsziffer 1 ein Gehäuse bezeichnet, das die wesentlichen Elemente der Stelleinheit aufnimmt, nämlich u.a. einen Hohlwellen-Elektromotor 2, durch letztlich eine Gewindespindel 3 längs deren Achse 4 verschieben kann. Diese Gewindespindel 3 ist an ihren Enden mit Anschlussstücken 6 versehen, an die jeweils eine nicht dargestellte Strebe oder dgl. angelenkt sein kann, die mit ihrem anderen Ende geeignet an einem Radträger oder dgl. eines zweispurigen Kraftfahrzeugs derart angelenkt ist, dass durch Verschieben der Gewindespindel 3 längs der Achse 4 die Spur oder der Sturz der beiden Räder einer Achse dieses Fahrzeugs geändert bzw. eingestellt werden kann. Über diese Anschlusstücke 6, die vorzugsweise drehfest und nur in Richtung der Achse 4 verschiebbar geführt sind, ist ferner die Gewindespindel 3 über drehgesicherte Linearlager 5 im Gehäuse gelagert.
• Über ein nicht selbsthemmendes Getriebe 7 in Form eines stark über- bzw. untersetzenden Planetengetriebes spezieller Bauart steht die Gewindespindel 3 mit dem Rotor 2a des Hohlwellen-Elektromotors 2 in Eingriff. Bei dieser speziellen Getriebe-Bauart handelt es sich um eine sog. Planetenwälzgewindespindel, wobei die Gewindespindel 3, das Getriebe 7 sowie der Hohlwellen-Elektromotor wie ersichtlich koaxial derart angeordnet sind, dass das Getriebe 7 innerhalb des Rotors 2a des Hohlwellen-Elektromotors 2 und die Gewindespindel 3 innerhalb des Getriebes 7 liegt. Dabei ist das mit dem Rotor 2a zusammenwirkende Element 7a des Getriebes 7 über Wälzlager 8 im Gehäuse 1 drehbar gelagert. Durch die Verwendung eines Hohlwellen-Elektromotors ist eine äußerst kompakte, Bauraum sparende Anordnung geschaffen, während das Getriebe mit nicht selbsthemmender Planetenwälzgewindelspindel einen bestmöglichen Wirkungsgrad gewährleistet, d.h. die vom Elektromotor bereitzustellenden Drehmoment-Anlaufspitzen können hierdurch gering gehalten werden.
• Da das Getriebe 7 bzw. allgemein die Gewindespindel 3 insbesondere im Hinblick auf die Realisierung eines hohen Über- bzw. Untersetzungsverhältnisses, aufgrund dessen die Einstellung von Spur bzw. Sturz an den Rädern des Kraftfahrzeugs äußerst exakt erfolgen kann, nicht selbsthemmend ausgebildet ist, ist eine eigenständige sog. Hemmeinheit 9 zum Blockieren der Gewindespindel 3 vorgesehen. Mit Hilfe dieser Hemmeinheit 9, die direkt oder über die Gewindespindel 3 oder das Getriebe 7 indirekt auf den Rotor 2a des Hohlwellen-Elektromotors 2 einwirken kann und vorzugsweise als elektromagnetisch betätigte Bremse ausgebildet ist, kann die Gewindespindel 3 somit einfach und insbesondere sicher in einer gewünschten Position festgehalten werden.
• Vorgesehen ist ferner eine geeignete Sensorik 10, mit der die jeweilige Position der Gewindespindel 3 mit höchster Genauigkeit registriert werden kann, so dass die Hemmeinheit 9 sowie der Hohlwellen-Elektromotor 2 von einer nicht dargestellten elektronischen Steuereinheit geeignet angesteuert werden können, um die Gewindespindel 3 wie gewünscht zu platzieren und somit Sturz oder Spur an den dieser Stelleinheit zugeordneten Rädern des Kraftfahrzeugs wie gewünscht einzustellen. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Sensorik 10 um einen Linearsensor, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
• Vorzugsweise kann an einem zweispurigen Kraftfahrzeug eine solche Stelleinheit als Aktuator zum Lenken der Hinterräder zum Einsatz kommen, während das Lenksystem der Fahrzeug-Vorderräder als Überlagerungslenkung ausgebildet ist. Die Fahrdynamik des Fahrzeugs lässt sich damit erheblich steigern, was u.a. auch den systemimmanenten Eigenschaften der vorgeschlagenen Stelleinheit zu verdanken ist.

Claims (4)

1. Elektromotorisch betätigte Stelleinheit für die beiden Räder einer Achse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit der über eine einzige translatorisch verlagerbare, nicht selbsthemmende Gewindespindel (3) eine Verstellbewegung auf die Räder übertragbar ist, wobei der Elektromotor als Hohlwellenmotor (2) ausgebildet ist und die Gewindespindel (3) umgibt und eine Hemmeinheit (9) zum Blockieren der Gewindespindel (3) vorgesehen ist.
2. Stelleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel eine Planetenwälzgewindespindel ist.
3. Stelleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hemmeinheit (9) direkt oder über die Gewindespindel (3) indirekt auf den Rotor (2a) des (2) Elektromotors einwirkt und als elektromagnetisch betätigte Bremse ausgebildet ist.
4. Zweispuriges Kraftfahrzeug mit einer Stelleinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche als Aktuator zum Lenken der Hinterräder, während das Lenksystem der Fahrzeug-Vorderräder als Überlagerungslenkung ausgebildet ist.