DE102024116563A1

DE102024116563A1 - Steering actuator for the rear axle steering of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102024116563A1
Application number: DE102024116563.4A
Authority: DE
Inventors: Mario Arnold
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2024-06-13
Filing date: 2024-06-13
Publication date: 2025-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lenkungsaktuator (1) für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Antriebsmaschine (10), einen Riementrieb (20), ein Getriebe (30) und eine Bremseinrichtung (40), wobei das Getriebe (30) dazu eingerichtet ist, eine rotatorische Bewegung der Antriebsmaschine (10), die über den Riementrieb (20) in das Getriebe (30) eingespeist wird, in eine translatorische Bewegung einer Gewindespindel (31) umzuwandeln, wobei der Riementrieb (20) ein erstes Riemenrad (21), ein zweites Riemenrad (22) und einen diese umschlingenden Riemen (23) aufweist, wobei die Bremseinrichtung (40) zum Abbremsen des zweiten Riemenrads (22) eingerichtet ist, und ein stationär festgelegtes Gehäuse (41) aufweist, das zumindest teilweise mindestens ein Kontaktelement (42), mindestens einen Elektromagneten (43) und mindestens ein Federelement (44) aufnimmt, wobei das mindestens eine Federelement (44), dazu eingerichtet ist, eine Federkraft auf das mindestens eine Kontaktelement (42) aufzubringen, um das zweite Riemenrad (22) in einem nicht bestromten Zustand des mindestens einen Elektromagneten (43) abzubremsen, wobei der mindestens eine Elektromagnet (43) in einem bestromten Zustand dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Kontaktelement (42) gegen die Federkraft zu verschieben, um eine Rotation des zweiten Riemenrads (22) freizugeben. The invention relates to a steering actuator (1) for a rear axle steering system of a motor vehicle, comprising a drive motor (10), a belt drive (20), a transmission (30), and a braking device (40), wherein the transmission (30) is configured to convert a rotary motion of the drive motor (10), which is fed into the transmission (30) via the belt drive (20), into a translational motion of a threaded spindle (31), wherein the belt drive (20) comprises a first pulley (21), a second pulley (22), and a belt (23) encircling them, wherein the braking device (40) is configured to brake the second pulley (22), and comprising a stationary housing (41) which at least partially accommodates at least one contact element (42), at least one electromagnet (43), and at least one spring element (44), wherein the at least one spring element (44) is configured to exert a spring force on the at least one contact element (42) to apply in order to decelerate the second pulley (22) in a non-energized state of the at least one electromagnet (43), wherein the at least one electromagnet (43) in an energized state is configured to displace the at least one contact element (42) against the spring force in order to release a rotation of the second pulley (22).

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenkungsaktuator mit Riementrieb und Blockiereinrichtung für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a steering actuator with belt drive and locking device for a rear axle steering system of a motor vehicle.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2018 115 787 A1 einen Lenkungsaktuator für die Verwendung in einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs umfassend einen Gewindetrieb, welcher als Planetenwälzgetriebe ausgebildet ist und eine Mehrzahl an Planeten aufweist, die mit Vorspannung zwischen einer Gewindespindel und einer Mutter angeordnet sind. Mit der Mutter wirkt eine Reibeinrichtung zusammen, die ein Reibmoment erzeugt, das von einer an der Gewindespindel angreifenden Axiallast abhängig ist. Auf diese Weise wird unter verschiedensten Betriebsbedingungen der Wirkungsgrad des Linearaktuators deutlich unter 50%, das heißt im selbsthemmenden Bereich, gehalten.For example, the DE 10 2018 115 787 A1 A steering actuator for use in the rear axle steering system of a motor vehicle comprises a threaded drive designed as a planetary gear drive, featuring a plurality of planets arranged with preload between a threaded spindle and a nut. A friction device interacts with the nut, generating a frictional torque that depends on an axial load acting on the threaded spindle. In this way, the efficiency of the linear actuator is kept significantly below 50%, i.e., in the self-locking range, under a wide variety of operating conditions.

Ferner offenbart die DE 10 2006 020 041 A1 eine Lenkvorrichtung mit Riementrieb und Blockiereinrichtung, deren elektromagnetisch betätigter Stößel bei einem Stromausfall in Löcher einer Riemenscheibe eingreift und diese arretiert.Furthermore, the DE 10 2006 020 041 A1 a steering device with belt drive and locking device, whose electromagnetically actuated plunger engages in holes of a pulley in the event of a power failure and locks it.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen alternativen Lenkungsaktuator mit Riementrieb und Blockiereinrichtung zu schaffen. Insbesondere soll der Lenkungsaktuator eine hohe Betriebssicherheit aufweisen, günstig herstellbar sowie kompakt ausgebildet sein. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.The object of the invention is to provide an alternative steering actuator with belt drive and locking device. In particular, the steering actuator should exhibit high operational reliability, be inexpensive to manufacture, and have a compact design. This object is achieved by the subject matter of claim 1. Preferred embodiments are described in the dependent claims, the description, and the figures.

Ein erfindungsgemäßer Lenkungsaktuator für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Antriebsmaschine, einen Riementrieb, ein Getriebe und eine Bremseinrichtung, wobei das Getriebe dazu eingerichtet ist, eine rotatorische Bewegung der Antriebsmaschine, die über den Riementrieb in das Getriebe eingespeist wird, in eine translatorische Bewegung einer Gewindespindel umzuwandeln, wobei der Riementrieb ein erstes Riemenrad, ein zweites Riemenrad und einen diese umschlingenden Riemen aufweist, wobei die Bremseinrichtung zum Abbremsen des zweiten Riemenrads eingerichtet ist und ein stationär festgelegtes Gehäuse aufweist, das zumindest teilweise mindestens ein Kontaktelement, mindestens einen Elektromagneten und mindestens ein Federelement aufnimmt, wobei das mindestens eine Federelement, dazu eingerichtet ist, eine Federkraft auf das mindestens eine Kontaktelement aufzubringen, um das zweite Riemenrad in einem nicht bestromten Zustand des mindestens einen Elektromagneten abzubremsen, wobei der mindestens eine Elektromagnet in einem bestromten Zustand dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Kontaktelement gegen die Federkraft zu verschieben, um eine Rotation des zweiten Riemenrads freizugeben.A steering actuator according to the invention for a rear axle steering system of a motor vehicle comprises a drive motor, a belt drive, a transmission, and a braking device, wherein the transmission is configured to convert a rotary motion of the drive motor, which is fed into the transmission via the belt drive, into a translational motion of a threaded spindle, wherein the belt drive has a first pulley, a second pulley, and a belt encircling them, wherein the braking device is configured to brake the second pulley and has a stationary housing that at least partially accommodates at least one contact element, at least one electromagnet, and at least one spring element, wherein the at least one spring element is configured to apply a spring force to the at least one contact element in order to brake the second pulley when the at least one electromagnet is not energized, and wherein the at least one electromagnet, when energized, is configured to displace the at least one contact element against the spring force to release rotation of the second pulley.

Mithin spannt das mindestens eine Federelement das mindestens eine Kontaktelement zumindest mittelbar am zweiten Riemenrad vor, wobei eine Rotation des zweiten Riemenrads nur dann freigegeben wird, wenn der mindestens eine Elektromagnet bestromt wird und dadurch das mindestens eine Kontaktelement entgegen der Federkraft verschoben wird. Dadurch kann auf ein selbsthemmendes Getriebe und/oder anderen Mitteln zur Selbsthemmung des Lenkungsaktuators verzichtet werden. Dadurch wird der Lenkungsaktuator effizienter, kompakter und leiser. Ferner kann die Antriebsmaschine kompakter ausgebildet werden und benötigt weniger Antriebsleistung, um einen Lenkungswinkel der Räder zu verändern, da die Antriebsmaschine nicht gegen eine Selbsthemmung antreibt. Das mindestens eine Federelement ist derart ausgebildet, dass die Bremseinrichtung bei einer Stromunterbrechung des mindestens einen Elektromagneten ihre volle Haltekraft entfalten kann und die Lenkungsvorrichtung blockiert, um zu verhindern, dass eine Lenkeinstellung verändert wird. Diese Funktion wird sowohl im Betrieb der Lenkungsvorrichtung als auch im Notfall, insbesondere bei einem Stromausfall, verwendet. Dadurch wird die Betriebssicherheit erhöht.Thus, the at least one spring element pre-tensions the at least one contact element, at least indirectly, on the second pulley. Rotation of the second pulley is only released when the at least one electromagnet is energized, thereby displacing the at least one contact element against the spring force. This eliminates the need for a self-locking gearbox and/or other self-locking means for the steering actuator. As a result, the steering actuator becomes more efficient, compact, and quieter. Furthermore, the drive unit can be more compact and requires less power to change the steering angle of the wheels, since the drive unit does not operate against self-locking. The at least one spring element is designed such that, in the event of a power interruption to the at least one electromagnet, the braking device can exert its full holding force and lock the steering mechanism to prevent any changes to the steering setting. This function is used both during normal operation of the steering mechanism and in emergencies, particularly during a power failure. This increases operational reliability.

Insbesondere ist die Bremseinrichtung angrenzend am zweiten Riemenrad angeordnet und zumindest mittelbar mit dem zweiten Riemenrad verbindbar. Die Einleitung der Antriebsleistung von der Antriebsmaschine, die vorzugsweise als elektrische Maschine ausgebildet ist, erfolgt am ersten Riemenrad, wobei die Antriebsleistung über den Riemen an das zweite Riemenrad übertragen wird. Die Anordnung der Bremseinrichtung am zweiten Riemenrad ist besonders vorteilhaft, da an dieser Stelle besonders gut die Bremskraft in den Antriebsstrang des Lenkungsaktuators eingeleitet werden kann, um diesen zu blockieren, da hier die geringste Haltekraft im Antriebsstrang für eine Unterbrechung einer Rotation notwendig ist. Ferner ist dieser Bereich auch bauraumtechnisch von Vorteil für eine Integration der Bremseinrichtung im Gehäuse des Lenkungsaktuators. Bevorzugt ist das Gehäuse der Bremseinrichtung drehfest in dem Gehäuse des Lenkaktuators angeordnet, insbesondere eingepresst, wobei ein Luftspalt zwischen dem mindestens einen Elektromagneten und dem mindestens einen Kontaktelement während des Einpressvorgangs eingestellt werden kann. Des Weiteren wird durch den Eingriff der Bremseinrichtung am zweiten Riemenrad auch die Sicherheit erhöht, da die Einleitung der Bremskraft im Leistungsfluss hinter dem Riemen erfolgt. Bevorzugt ist das Getriebe zumindest teilweise oder vollständig innerhalb des zweiten Riemenrads angeordnet. Dadurch wird der Lenkungsaktuator noch kompakter ausgebildet.In particular, the braking device is arranged adjacent to the second pulley and is at least indirectly connectable to it. The drive power from the drive motor, which is preferably an electric motor, is introduced at the first pulley, and the drive power is transmitted to the second pulley via the belt. The arrangement of the braking device at the second pulley is particularly advantageous because the braking force can be introduced into the steering actuator's drive train at this point to effectively block it, as the minimum holding force is required in the drive train to interrupt rotation at this location. Furthermore, this area also offers spatial advantages for integrating the braking device into the steering actuator housing. Preferably, the housing of the braking device is rotationally fixed within the steering actuator housing, particularly by press-fitting, whereby an air gap between the at least one electromagnet and the at least one contact element can be adjusted during the press-fitting process. Moreover, the engagement of the braking device at the second pulley also increases safety, as the braking force is introduced downstream of the belt in the power flow. Preferably, the gearbox is located at least partially or completely within the second pulley. This makes the steering actuator even more compact.

Gemäß einer Ausführungsform ist das mindestens eine Kontaktelement ringförmig ausgebildet und formschlüssig mit dem Gehäuse verbunden. Beispielsweise ist die gesamte Bremseinrichtung ringförmig ausgebildet. Insbesondere ist das Gehäuse der Bremseinrichtung ringförmig ausgebildet und nimmt ein ringförmiges Kontaktelement, einen ringförmigen Elektromagneten und mindestens ein Federelement auf. Beispielsweise ist das mindestens eine Federelement als Wellfeder ausgebildet, wodurch die Montage verbessert und die Kompaktheit erhöht wird. Alternativ können mehrere Druckfedern über den Umfang verteilt am Kontaktelement angeordnet sein, um das Kontaktelement zumindest mittelbar am zweiten Riemenrad vorzuspannen. Durch die ringförmige Ausbildung des Kontaktelements wird eine besonders große Kontaktfläche zur Übertragung einer Federkraft geschaffen. Insbesondere ist das Kontaktelement aus einem magnetischen Metallblech ausgebildet, sodass der Elektromagnet unmittelbar auf das Kontaktelement einwirken kann, um dieses axial zu verschieben.According to one embodiment, the at least one contact element is ring-shaped and positively connected to the housing. For example, the entire brake assembly is ring-shaped. In particular, the housing of the brake assembly is ring-shaped and accommodates a ring-shaped contact element, a ring-shaped electromagnet, and at least one spring element. For example, the at least one spring element is designed as a wave spring, which improves assembly and increases compactness. Alternatively, several compression springs can be arranged around the circumference of the contact element to pre-tension the contact element, at least indirectly, against the second pulley. The ring-shaped design of the contact element creates a particularly large contact area for transmitting a spring force. In particular, the contact element is made of a magnetic metal sheet, so that the electromagnet can act directly on the contact element to displace it axially.

Beispielsweise sind formschlüssige Elemente an einer Außenumfangsfläche des mindestens einen Kontaktelements angeordnet und wirken mit formschlüssigen Elementen an einer Innenumfangsfläche des Gehäuses zusammen. Bevorzugt ist eine Steckverzahnung an einer Außenumfangsfläche des ringförmigen Kontaktelements angeordnet, wobei die Steckverzahnung am Kontaktelement mit einer Steckverzahnung an der Innenumfangsfläche des Gehäuses zusammenwirkt, um eine formschlüssige Verbindung zu bilden. Die Steckverzahnung ermöglicht ein axiales Verschieben des Kontaktelements im Gehäuse der Lenkungsvorrichtung und verhindert eine Rotation des Kontaktelements im Gehäuse der Lenkungsvorrichtung.For example, positive-locking elements are arranged on an outer circumferential surface of the at least one contact element and interact with positive-locking elements on an inner circumferential surface of the housing. Preferably, a splined connection is arranged on an outer circumferential surface of the annular contact element, wherein the splined connection on the contact element interacts with a splined connection on the inner circumferential surface of the housing to form a positive-locking connection. The splined connection allows axial displacement of the contact element within the housing of the steering device and prevents rotation of the contact element within the housing of the steering device.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Reibelement drehfest am zweiten Riemenrad angeordnet, wobei das mindestens eine Kontaktelement dazu eingerichtet ist, ein Reibmoment zum Abbremsen und Arretieren des zweiten Riemenrads an dem Reibelement zu erzeugen. Mithin wirkt das mindestens eine Kontaktelement nicht unmittelbar auf das zweite Riemenrad, sondern mittelbar über das Reibelement. Insbesondere ist das Reibelement als Reibscheibe ausgebildet und stirnseitig am zweiten Riemenrad angeordnet, insbesondere mit dem zweiten Riemenrad verschraubt oder verklebt. Durch das Reibelement kann einerseits die Reibkraft des mindestens einen Kontaktelements anwendungsspezifisch eingestellt, insbesondere erhöht, werden und andererseits ein Verschleiß des zweiten Riemenrads durch Einwirkung des Kontaktelements verringert werden.According to one embodiment, a friction element is arranged to be rotationally fixed to the second pulley, wherein the at least one contact element is configured to generate a frictional torque for braking and locking the second pulley against the friction element. Thus, the at least one contact element does not act directly on the second pulley, but indirectly via the friction element. In particular, the friction element is designed as a friction disc and is arranged on the end face of the second pulley, especially screwed or bonded to it. The friction element allows, on the one hand, the frictional force of the at least one contact element to be adjusted, in particular increased, according to the application, and on the other hand, reduces wear of the second pulley caused by the action of the contact element.

Bevorzugt ist die Bremseinrichtung koaxial zum Getriebe angeordnet, wobei die Gewindespindel axial durch die Bremseinrichtung geführt ist. Dadurch wird der Lenkungsaktuator noch kompakter ausgebildet. Beispielsweise ist die Bremseinrichtung zumindest teilweise oder vollständig axial überlappend mit dem zweiten Riemenrad angeordnet, wodurch axialer Bauraum eingespart wird.Preferably, the braking device is arranged coaxially with the gearbox, with the threaded spindle guided axially through the braking device. This makes the steering actuator even more compact. For example, the braking device is arranged at least partially or completely axially overlapping with the second pulley, thus saving axial installation space.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Getriebe zumindest teilweise innerhalb des zweiten Riemenrads angeordnet und als Planetenwälzgetriebe mit mehreren auf der Gewindespindel abwälzenden Planeten, mit einem die Planeten führenden Käfig, sowie mit einer Mutter, in welcher die Planeten abrollen, ausgebildet. Insbesondere ist die Mutter mittels einer Wälzlagerung, die Kugeln als Wälzkörper aufweist, drehbar gelagert. Bevorzugt ist die Wälzlagerung als zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet. Ferner bevorzugt ist der Käfig als Antriebselement des Planetenwälzgetriebes vorgesehen und dazu mit dem zweiten Riemenrad antriebswirksam verbunden.According to one embodiment, the transmission is at least partially arranged within the second pulley and is designed as a planetary gear drive with several planets rolling on the threaded spindle, a cage guiding the planets, and a nut in which the planets roll. In particular, the nut is rotatably mounted by means of a rolling bearing having balls as rolling elements. Preferably, the rolling bearing is designed as a double-row angular contact ball bearing. Furthermore, preferably, the cage is provided as the drive element of the planetary gear drive and is effectively connected to the second pulley for this purpose.

Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Lenkungsaktuator. Insbesondere ist der Lenkungsaktuator an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet und über die Gewindestange sowie weiteren Lenkstangen mit den Rädern der Hinterachse derart verbunden, dass durch eine axiale Verlagerung der Gewindestange eine Lenkeinschlag realisiert wird.Furthermore, the invention also relates to a motor vehicle with such a steering actuator. In particular, the steering actuator is arranged on a rear axle of the motor vehicle and is connected to the wheels of the rear axle via the threaded rod and further steering rods in such a way that a steering angle is achieved by an axial displacement of the threaded rod.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei zeigt

1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts des erfindungsgemäßen Lenkungsaktuators mit Riementrieb und Bremseinrichtung und
2 eine vereinfachte schematische Explosionsdarstellung der Bremseinrichtung des erfindungsgemäßen Lenkungsaktuators gemäß 1.

Further measures improving the invention are described in more detail below, together with a description of a preferred embodiment of the invention, with reference to the figures.

1 a simplified schematic sectional view of a section of the steering actuator according to the invention with belt drive and braking device and
2 a simplified schematic exploded view of the braking device of the steering actuator according to the invention 1 .

In 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Lenkungsaktuators 1 für eine nicht näher dargestellte Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Lenkungsaktuator 1 weist eine als elektrische Maschine ausgebildete Antriebsmaschine 10, einen Riementrieb 20, ein als Planetenwälzgetriebe ausgebildetes Getriebe 30 und eine Bremseinrichtung 40 auf. Das Getriebe 30 wandelt eine rotatorische Bewegung der Antriebsmaschine 10, die über den Riementrieb 20 in das Getriebe 30 eingespeist wird, in eine translatorische Bewegung einer Gewindespindel 31 um, die zumindest mittelbar mit nicht näher dargestellten Rädern der Hinterachse verbunden ist, um einen Lenkwinkel einzustellen.In 1 Figure 1 shows a section of a steering actuator 1 according to the invention for a rear axle steering system of a motor vehicle (not shown in detail). The steering actuator 1 comprises a drive motor 10 designed as an electric machine, a belt drive 20, a transmission 30 designed as a planetary roller gear, and a brake device 40. The transmission 30 converts a rotary motion of the drive motor 10, which is fed into the transmission 30 via the belt drive 20, into a translational motion of a threaded spindle 31, which at least indirectly connected to the rear axle wheels (not shown in detail) to adjust the steering angle.

Der Riementrieb 20 umfasst ein erstes Riemenrad 21, das zusammen mit der Antriebsmaschine 10 auf einer ersten Rotationsachse 3 angeordnet ist, ein zweites Riemenrad 22, das zusammen mit dem Getriebe 30 und der Bremseinrichtung 40 auf einer zweiten Rotationsachse 4, die achsparallel zur ersten Rotationsachse 3 ist, angeordnet ist und einen die beiden Riemenräder 21, 22 umschlingenden Riemen 23. Die Antriebsmaschine 10 treibt über die Rotorwelle 11, die drehfest mit dem ersten Riemenrad 21 verbunden ist, den Riementrieb 20 an. Am zweiten Riemenrad 22 ist ein Reibelement 45 stirnseitig sowie drehfest angeordnet, insbesondere mit dem zweiten Riemenrad 22 verklebt und dazu eingerichtet, mit der Bremseinrichtung 40 zusammenzuwirken, um das zweite Riemenrad 22 zu blockieren. Die Bremseinrichtung 40 ist koaxial zum Getriebe 30 angeordnet, wobei die Gewindespindel 31 axial durch die Bremseinrichtung 40 geführt ist. Vorliegend ist die Bremseinrichtung 40 im Wesentlichen axial überlappend mit dem zweiten Riemenrad 22 ausgebildet, wodurch axialer Bauraum eingespart wird. Ferner ist das Getriebe 30 im Wesentlichen innerhalb des zweiten Riemenrads 22 angeordnet, wodurch die Kompaktheit des Lenkungsaktuators 1 weiter erhöht wird.The belt drive 20 comprises a first pulley 21, which is arranged together with the drive motor 10 on a first axis of rotation 3, a second pulley 22, which is arranged together with the gearbox 30 and the brake 40 on a second axis of rotation 4, which is parallel to the first axis of rotation 3, and a belt 23 that wraps around both pulleys 21 and 22. The drive motor 10 drives the belt drive 20 via the rotor shaft 11, which is non-rotatably connected to the first pulley 21. A friction element 45 is arranged on the end face of the second pulley 22 and is non-rotatably connected to it, in particular bonded to the second pulley 22, and configured to interact with the brake 40 to lock the second pulley 22. The brake 40 is arranged coaxially with the gearbox 30, with the threaded spindle 31 extending axially through the brake 40. In this design, the brake assembly 40 is essentially axially overlapping with the second pulley 22, thereby saving axial installation space. Furthermore, the gearbox 30 is essentially located within the second pulley 22, further increasing the compactness of the steering actuator 1.

Das Getriebe 30 weist neben der Gewindespindel 31 mehrere auf der Gewindespindel 31 abwälzende Planeten 32, mit einem die Planeten 32 führenden Käfig 33, sowie mit einer Mutter 34, in welcher die Planeten 32 abrollen, auf. Die Antriebsleistung wird über den Käfig 33, der drehfest mit dem zweiten Riemenrad 22 verbunden ist, in das Getriebe 30 eingespeist sowie über die Planeten 32, die über einen ersten Gewindeabschnitt mit der Mutter 34 zusammenwirken und über einen zweiten Gewindeabschnitt mit der Gewindespindel 31 zusammenwirken, auf die Gewindespindel 31 übertragen, die relativ zur Mutter 34 axial verlagert wird. Die Mutter 34 ist mittels einer Wälzlagerung 35, die nicht näher dargestellte Kugeln als Wälzkörper aufweist, drehbar gelagert. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Lenkungsaktuators 1 weiter erhöht.The gearbox 30 comprises, in addition to the threaded spindle 31, several planetary gears 32 that roll on the threaded spindle 31, with a cage 33 guiding the planetary gears 32, and a nut 34 in which the planetary gears 32 roll. The drive power is fed into the gearbox 30 via the cage 33, which is rotationally fixed to the second pulley 22, and transmitted to the threaded spindle 31 via the planetary gears 32. The planetary gears 32 interact with the nut 34 via a first threaded section and with the threaded spindle 31 via a second threaded section. The threaded spindle 31 is axially displaced relative to the nut 34. The nut 34 is rotatably mounted by means of a rolling bearing 35, which has balls (not shown) as rolling elements. This further increases the efficiency of the steering actuator 1.

Die Bremseinrichtung 40 umfasst ein Gehäuse 41, das zumindest teilweise ein ringförmiges Kontaktelement 42, einen ringförmigen Elektromagneten 43 und ein als Wellfeder ausgebildetes Federelement 44 aufnimmt. Das Gehäuse 41 der Bremseinrichtung 40 ist stationär in einem Gehäuse 2 des Lenkungsaktuators 1 aufgenommen. Das Federelement 44 ist dazu eingerichtet, eine Federkraft auf das Kontaktelement 42 aufzubringen, um das zweite Riemenrad 22 in einem nicht bestromten Zustand des Elektromagneten 43 abzubremsen und zu blockieren. Dabei drückt das Kontaktelement 42 axial gegen das Reibelement 45 am zweiten Riemenrad 22 und erzeugt ein Reibmoment zum Abbremsen und Blockieren des zweiten Riemenrads 22. Der Elektromagnet 43 ist im Gehäuse 41 eingegossen und dazu eingerichtet, in einem bestromten Zustand das Kontaktelement 42 entgegen der Federkraft zu verschieben, um eine Rotation des zweiten Riemenrads 22 freizugeben. Mithin spannt das Federelement 44 das Kontaktelement 42 in Richtung des Reibelements 45 am zweiten Riemenrad 22 vor, wobei eine Rotation des zweiten Riemenrads 22 nur dann freigegeben wird, wenn der Elektromagnet 43 bestromt wird und dadurch das Kontaktelement 42 entgegen der Federkraft verschiebt. Dadurch kann auf ein selbsthemmendes Getriebe und/oder anderen Mitteln zur Selbsthemmung des Lenkungsaktuators verzichtet werden. Ferner kann die Antriebsmaschine kompakter ausgebildet werden und benötigt weniger Antriebsleistung, um einen Lenkungswinkel der Räder zu verändern, da die Antriebsmaschine nicht gegen eine Selbsthemmung antreibt. Die Federkraft und Vorspannung des Federelements 44 ist derart bemessen, dass die Bremseinrichtung 40 bei einer Stromunterbrechung des Elektromagneten 43 ihre volle Haltekraft entfalten kann und die Lenkungsvorrichtung 1 blockiert, um zu verhindern, dass eine Lenkeinstellung verändert wird. Diese Funktion wird sowohl im Betrieb der Lenkungsvorrichtung 1 als auch im Notfall, insbesondere bei einem Stromausfall, verwendet. Dadurch wird die Betriebssicherheit erhöht.The braking device 40 comprises a housing 41 that at least partially accommodates an annular contact element 42, an annular electromagnet 43, and a spring element 44 designed as a wave spring. The housing 41 of the braking device 40 is stationary within a housing 2 of the steering actuator 1. The spring element 44 is configured to apply a spring force to the contact element 42 in order to decelerate and lock the second pulley 22 when the electromagnet 43 is not energized. In doing so, the contact element 42 presses axially against the friction element 45 on the second pulley 22, generating a frictional torque to decelerate and lock the second pulley 22. The electromagnet 43 is cast into the housing 41 and is configured, when energized, to displace the contact element 42 against the spring force to allow rotation of the second pulley 22. Thus, the spring element 44 pre-tensions the contact element 42 in the direction of the friction element 45 on the second pulley 22, whereby rotation of the second pulley 22 is only released when the electromagnet 43 is energized, thereby displacing the contact element 42 against the spring force. This eliminates the need for a self-locking gear and/or other self-locking means of the steering actuator. Furthermore, the drive motor can be designed more compactly and requires less drive power to change the steering angle of the wheels, since the drive motor does not operate against self-locking. The spring force and pre-tension of the spring element 44 are dimensioned such that the brake device 40 can exert its full holding force in the event of a current interruption of the electromagnet 43 and locks the steering device 1 to prevent any change in the steering setting. This function is used both during operation of the steering device 1 and in emergencies, particularly in the event of a power failure. This increases operational reliability.

2 zeigt die Bremseinrichtung 40 gemäß einer Explosionsdarstellung. Aus 2 wird ersichtlich, dass die Bremseinrichtung 40 ein ringförmiges Bauteil ist. Zur drehfesten Verbindung des Kontaktelements 42 und des Gehäuses 41 sind formschlüssige Elemente an einer Außenumfangsfläche des Kontaktelements 42 angeordnet, die mit formschlüssigen Elementen an einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 41 zusammenwirken. Vorliegend sind die formschlüssigen Elemente als umlaufende Steckverzahnung ausgebildet. Die Bremseinrichtung 40 wird kraftschlüssig auf Position in das Gehäuse 2 des Lenkungsaktuators 1 gemäß 1 gefügt, insbesondere verpresst, und darüber ein Luftspalt zwischen dem Reibelement 45 und dem Kontaktelement 42 eingestellt. 2 The brake assembly 40 is shown in an exploded view. From 2 It becomes apparent that the braking device 40 is an annular component. For a rotationally fixed connection between the contact element 42 and the housing 41, positive-locking elements are arranged on an outer circumferential surface of the contact element 42, which interact with positive-locking elements on an inner circumferential surface of the housing 41. In this case, the positive-locking elements are designed as a circumferential splined connection. The braking device 40 is frictionally engaged in position within the housing 2 of the steering actuator 1 according to 1 joined, in particular pressed, and an air gap was set between the friction element 45 and the contact element 42.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: Lenkungsaktuatorsteering actuator
22: GehäuseHousing
33: erste Rotationsachsefirst axis of rotation
44: zweite Rotationsachsesecond axis of rotation
1010: Antriebsmaschinedrive motor
1111: RotorwelleRotor shaft
2020: Riementriebbelt drive
2121: erstes Riemenradfirst pulley
2222: zweites Riemenradsecond pulley
2323: Riemenbelt
3030: Getriebetransmission
3131: Gewindespindelthreaded spindle
3232: Planetplanet
3333: Käfigcage
3434: MutterMother
3535: Wälzlagerungrolling bearing
4040: BremseinrichtungBraking system
4141: GehäuseHousing
4242: KontaktelementContact element
4343: ElektromagnetElectromagnet
4444: Federelementspring element
4545: Reibelementfriction element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2018 115 787 A1 [0002]
DE 10 2006 020 041 A1 [0003]

Claims

Steering actuator (1) for a rear axle steering system of a motor vehicle, comprising a drive motor (10), a belt drive (20), a gearbox (30) and a braking device (40), wherein the gearbox (30) is configured to convert a rotary motion of the drive motor (10), which is fed into the gearbox (30) via the belt drive (20), into a translational motion of a threaded spindle (31), wherein the belt drive (20) comprises a first pulley (21), a second pulley (22) and a belt (23) encircling them, wherein the braking device (40) is configured to brake the second pulley (22), and comprising a stationary housing (41) which at least partially accommodates at least one contact element (42), at least one electromagnet (43) and at least one spring element (44), wherein the at least one spring element (44) is configured to exert a spring force on the at least one contact element (42). to apply in order to decelerate the second pulley (22) in a non-energized state of the at least one electromagnet (43), wherein the at least one electromagnet (43) in an energized state is configured to displace the at least one contact element (42) against the spring force in order to release a rotation of the second pulley (22).

Steering actuator (1) according to Claim 1 , characterized in that the at least one contact element (42) is ring-shaped and positively connected to the housing (41).

Steering actuator (1) according to Claim 2 , characterized in that positive locking elements are arranged on an outer circumferential surface of the at least one contact element (42) and interact with positive locking elements on an inner circumferential surface of the housing (41).

Steering actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one spring element (44) is designed as a wave spring.

Steering actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a friction element (45) is arranged to be rotationally fixed on the second pulley (22), wherein the at least one contact element (42) is configured to generate a frictional torque for braking the second pulley (22) on the friction element (45).

Steering actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (41) of the brake device (40) is arranged in a rotationally fixed manner in a housing (2) of the steering actuator (1).

Steering actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the braking device (40) is arranged coaxially to the transmission (30), wherein the threaded spindle (31) is guided axially through the braking device (40).

Steering actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission (30) is at least partially arranged within the second pulley (22) and is designed as a planetary roller transmission with several planets (32) rolling on the threaded spindle (31), with a cage (33) guiding the planets (32), and with a nut (34) in which the planets (32) roll.

Steering actuator (1) according to Claim 8 , characterized in that the nut (34) is rotatably mounted by means of a rolling bearing (35) which has balls as rolling elements.

Motor vehicle with a steering actuator (1) according to one of the preceding claims.