DE10126928A1

DE10126928A1 - Stabilisator für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10126928A1
Application number: DE10126928A
Authority: DE
Inventors: Jens Vortmeyer; Metin Ersoy
Original assignee: ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2021-06-02
Also published as: JP2004519389A; WO2002098687A1; JP4025721B2; DE10126928B4; EP1301364A1; US6874792B2; US20040084857A1

Abstract

Stabilisator für ein Kraftfahrzeug mit einem in zwei Wellen 1 und 2 geteilten Torsionsfederstab, wobei die beiden Wellen 1 und 2 über eine mechanische Kupplung miteinander verbunden sind. Die Kupplung weist eine mit einer ersten der beiden Wellen 1 drehfest verbundene Rastscheibe, an deren Umfang wenigstens ein Rastbereich ausgebildet ist und ein mit der zweiten Welle 2 drehfest verbundenes Gehäuse 3 auf. Am Gehäuse 3 ist wenigstens ein zu dem Rastbereich komplementär ausgebildetes Rastmittel 10 bewegbar gelagert, welches im gekuppelten Zustand der Kupplung mit dem Rastbereich in Eingriff steht. Ferner ist eine Feder 11 mit dem Gehäuse 3 und mit dem Rastmittel 10 verbunden, von welcher das Rastmittel 10 in Richtung auf die Rastscheibe vorgespannt ist. Zum Umschalten zwischen dem gekuppelten und dem entkuppelten Zustand der Kupplung ist eine mit dem Gehäuse 3 verbundene Freigabeeinrichtung 6, 15 vorgesehen, von welcher das Rastmittel 10 im entkuppelten Zustand gegen die von der Feder 11 ausgeübte Kraft außer Eingriff mit dem Rastbereich gehalten werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stabilisator für Kraftfahrzeuge, insbesondere einen mit einem Torsionsfederstab versehenen Stabilisator.

In Kurvenfahrten, aber auch bei Fahrbahnunebenheiten kann es vorkommen, dass ein Rad einer Achse weiter vom Fahrzeugaufbau entfernt ist als das andere Rad dieser Achse. In diesem Fall ist die gedachte Verbindungslinie (Achslinie) zwischen den Radmittelpunkten gegenüber einer dem Fahrzeugaufbau zugeordneten Ebene (Chassis-Ebene) geneigt, wohingegen im Ruhezustand die Achslinie parallel zur Chassis-Ebene verläuft. Dieser Neigung wird im Folgenden der von der Achslinie und der Chassis-Ebene eingeschlossene Winkel als Neigungswinkel zugeordnet.

Der Unterschied zwischen den Abständen der beiden Räder zum Kraftfahrzeugauf bau kann zu einem unerwünschten Wanken desselben führen, wodurch die Fahr sicherheit, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten stark beeinträchtigt wird. Um dieses Wanken zu verringern, wird ein am Fahrzeugaufbau gelagerter und mit einem Torsionsfederstab versehener Stabilisator mit seinen Enden an den den Rädern der Achse zugeordneten Radträgern oder Lenkern befestigt. Ein zunehmender Neigungs winkel führt dann zu einer zunehmenden Verdrehung des Torsionsfederstabes, wodurch erreicht wird, dass der Neigung der Chassis-Ebene gegenüber der Achslinie die Federkraft des Stabilisators entgegenwirkt. Damit wird die Gefahr eines übermäßigen Wankens verringert.

Mit Torsionsfedern versehene Stabilisatoren haben demnach die Aufgabe, die Wank neigung des Kraftfahrzeugaufbaus bei einer Kurvenfahrt zu verringern und sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Die oben beschriebene Funktion des Stabilisators ist zwar bei Straßenfahrzeugen sehr erwünscht, bei Geländefahrzeugen hingegen wird ein anderes Verhalten von einem Kraftfahrzeug gefordert. Starke Unebenheiten im Gelände lassen nämlich den Wunsch nach einem großen Neigungswinkel aufkommen, um allen Rädern eine gute Bodenhaftung zu ermöglichen. Dies wird um so wichtiger, je rutschiger der Unter grund ist, da nur bei guter Bodenhaftung von dem Rad eine ausreichende Kraft auf den Untergrund übertragen werden kann. Auch soll eine Schrägstellung des Kraftfahrzeugaufbaus bei einem großen Unterschied zwischen den Abständen der beiden Räder einer Achse so gering wie möglich gehalten werden, um ein Umkippen des Fahrzeugs zu erschweren, wenn dieses quer zu einer Schräge bewegt wird. Ferner kann durch die den großen Neigungswinkel hervorrufenden Unebenheiten bzw. Schrägen im Gelände der Stabilisator überlastet und somit beschädigt werden. Deshalb ist bei Geländefahrzeugen die Wirkung des Stabilisators eher unerwünscht.

Für Geländefahrzeuge, die nicht für den Straßenverkehr benutzt werden und für Straßenfahrzeuge, die nicht für das Gelände benutzt werden, bereiten die oben angesprochenen unterschiedlichen Anforderung an die Stabilisierung für den Straßenbetrieb einerseits und für den Geländebetrieb andererseits keine Schwierigkeiten, da die Kraftfahrzeuge individuell auf ihren Einsatzbereich abgestimmt werden können.

Seit einiger Zeit sind allerdings Geländefahrzeuge modern und für viele Menschen auch als Straßenfahrzeuge attraktiv geworden, so dass der Anforderung einer relativ geringen Stabilisierung im Gelände die Anforderung einer relativ starken Stabilisierung im Straßenverkehr gegenübersteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stabilisator für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit dem die Anforderungen an die Stabilisierung sowohl im Gelände als auch auf der Straße kostengünstig erfüllt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Stabilisator mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der erfindungsgemäße Stabilisator für ein Kraftfahrzeug weist einen in zwei Wellen geteilten Torsionsfederstab auf, wobei die beiden Wellen über eine mechanische Kupplung miteinander verbunden sind. Die Kupplung weist eine mit einer ersten der beiden Wellen drehfest verbundene Rastscheibe, an deren Umfang wenigstens ein Rastbereich ausgebildet ist und ein mit der zweiten Welle drehfest verbundenes Gehäuse auf. Am Gehäuse ist wenigstens ein zu dem Rastbereich komplementär ausgebildetes Rastmittel bewegbar gelagert, welches im gekuppelten Zustand der Kupplung mit dem Rastbereich im Eingriff steht. Ferner ist eine Feder mit dem Gehäuse und mit dem Rastmittel verbunden, von welcher das Rastmittel in Richtung auf die Rastscheibe vorgespannt ist. Dies heißt, dass von der Feder auf das Rastmittel eine Kraft in Richtung auf die Rastscheibe zu ausgeübt wird. Zum Umschalten zwischen dem gekuppelten und dem entkuppelten Zustand der Kupplung ist eine mit dem Gehäuse verbundene Freigabeeinrichtung vorgesehen, von welcher das Rastmittel im entkuppelten Zustand gegen die von der Feder ausgeübte Kraft außer Eingriff mit dem Rastbereich gehalten werden kann. Insbesondere sind Rastbereich und Rastmittel dabei hinsichtlich der Rastscheibe in radialer Richtung ausgebildet bzw. angeordnet, wobei radial hier senkrecht zur Drehachse der Rastscheibe bedeutet.

Als gekuppelter Zustand des erfindungsgemäßen Stabilisators wird der Zustand bezeichnet, in dem die erste Welle und die zweite Welle drehfest miteinander verbunden sind. Dieser Zustand wird dadurch erreicht, dass das an dem Gehäuse angeordnete Rastmittel mit dem an der Rastscheibe vorgesehenen Rastbereich im Eingriff steht, wodurch die drehfeste Verbindung zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle ausgebildet wird. Im gekuppelten Zustand bilden die erste Welle und die zweite Welle somit einen Torsionsfederstab.

Als entkuppelter Zustand des erfindungsgemäßen Stabilisators wird der Zustand bezeichnet, in dem die erste Welle und die zweite Welle nicht drehfest miteinander verbunden sind. Dieser Zustand wird dadurch erreicht, dass das Rastmittel von der Freigabeeinrichtung gegen die von der Feder ausgeübte Kraft außer Eingriff mit dem Rastbereich gebracht und gehalten wird. Das Rastmittel weist also einen Abstand zur Rastscheibe auf, so dass die drehfeste Verbindung zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle aufgehoben oder freigegeben ist.

Mit Hilfe der Freigabeeinrichtung kann der erfindungsgemäße Stabilisator aber auch von dem entkuppelten Zustand in den gekuppelten Zustand überführt werden, indem die Freigabeeinrichtung keine Gegenkraft mehr zu der von der Feder auf das Rastmittel ausgeübten Kraft aufbringt. In diesem Fall wird das Rastmittel nicht mehr von der Freigabeeinrichtung im Abstand zu der Rastscheibe gehalten, so dass das Rastmittel aufgrund der Kraft der Feder gegen die Peripherie der Rastscheibe zur Anlage kommt. In Abhängigkeit von der aktuellen Position der Rastscheibe greifen das Rastmittel und der Rastbereich nun entweder unmittelbar ineinander, wodurch der gekuppelte Zustand hergestellt ist, oder das Rastmittel liegt im Abstand zu dem Rastbereich an der Peripherie der Rastscheibe an, ohne mit dem Rastbereich im Eingriff zu stehen, wodurch ein Zustand erreicht ist, der im Folgenden als vorbereitend gekuppelter Zustand bezeichnet wird.

Der vorbereitend gekuppelte Zustand kann genau dann eintreten, wenn die beiden Räder einer Achse, an welcher der Stabilisator angeordnet ist, nicht genau den gleichen Abstand zum Kraftfahrzeugaufbau haben. Da dies z. B. aufgrund von Fahrbahnunebenheiten häufig zu erwarten ist, stellt sich demnach das Problem, wie der erfindungsgemäße Stabilisator sicher von dem entkuppelten Zustand in den gekuppelten Zustand überführt werden kann.

Wird das Kraftfahrzeug auf der Straße oder im Gelände bewegt, so kommt es zwangsläufig aufgrund von Unebenheiten der Fahrbahn oder des Geländes zu Wank bewegungen des Kraftfahrzeugs, welche über die erste und die zweite Welle auf die Rastscheibe und das Gehäuse übertragen werden, so dass die Rastscheibe und das Gehäuse relativ zueinander Drehbewegungen ausführen. Bei diesen Drehungen der Rastscheibe relativ zu dem Gehäuse wird bei üblichen Straßenverhältnissen nach kurzer Zeit auch eine Position von der Rastscheibe eingenommen, in der das Rastmittel mit dem Rastbereich zur Überdeckung kommt. In diesem Fall greifen das Rastmittel und der Rastbereich dann ineinander, um so den gekuppelten Zustand auszubilden.

Da der erfindungsgemäße Stabilisator ein schaltbarer Stabilisator ist, der zwischen dem gekuppelten und dem entkuppelten Zustand umgeschaltet werden kann, sind die an einen Stabilisator sowohl im Gelände als auch auf der Straße gestellten Anforderungen von dem erfindungsgemäße Stabilisator erfüllbar. Zudem ist insbesondere die mechanische Kupplung des erfindungsgemäßen Stabilisator einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar. Aufgrund dieses einfachen Aufbaus ist der erfindungsgemäße Stabilisator ferner besonders unanfällig gegenüber Störungen und hat eine lange Lebensdauer.

Der Rastbereich kann als Ausbeulung an der Rastscheibe ausgebildet sein, die in eine in dem Rastmittel vorgesehene Ausnehmung eingreift. Bevorzugt ist aber der Rast bereich als Ausnehmung in der Rastscheibe gebildet, wobei das Rastmittel derart ausgelegt ist, dass dieses im gekuppelten Zustand zum Ausbilden einer drehfesten Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Rastscheibe in die Ausnehmung eingreift.

Das Rastmittel kann als linear bewegbarer Stempel ausgebildet sein, der hinsichtlich der Symmetrieachse der Rastscheibe in radialer Richtung auf die Rastscheibe zu oder von dieser weg bewegt werden kann. Bevorzugt ist das Rastmittel jedoch als ein mit seinem einen Ende an dem Gehäuse schwenkbar gelagerter Hebelarm ausgebildet, dessen anderes Ende im gekuppelten Zustand z. B. mit einem Bolzen in die Ausnehmung eingreift.

Auch die Freigabeeinrichtung kann einen Stempel oder einen schwenkbar gelagerten Hebel zum Bewegen des Rastmittels aufweisen. Bevorzugt weist die Freigabeein richtung aber eine Nockenscheibe (Kurvenscheibe) auf, die konzentrisch zur Rast scheibe angeordnet und gegenüber dem Gehäuse drehbar an diesem gelagert ist. Durch eine Drehbewegung der Nockenscheibe kann eine Nocke der Nockenscheibe zum Ausbilden des entkuppelten Zustands derart gegen das Rastmittel drücken, dass dieses gegen die von der Feder aufgebrachte Kraft außer Eingriff mit dem Rast bereich und in Abstand zu der Rastscheibe gebracht werden kann. Dafür ist die Nocke derart geformt, dass durch das Drehen der Nockenscheibe in einer als positiv definierten Drehrichtung das Rastmittel entlang der Nockenoberfläche gleiten und dabei seinen Abstand zu der Rastscheibe stetig vergrößern kann, bis das Rastmittel seine dem entkuppelten Zustand zugeordnete Position erreicht hat.

Zum Einnehmen des gekuppelten oder des vorbereitend gekuppelten Zustandes kann die Nockenscheibe in negativer Drehrichtung zurückgedreht werden, woraufhin das Rastmittel aufgrund der von der Feder ausgeübten Kraft der Nockenoberfläche folgend seinen Abstand zur Rastscheibe wieder verringert. Die Nockenscheibe kann aber auch weiter in die positive Drehrichtung gedreht werden. Überschreitet das Rastmittel dabei den Punkt auf der Nockenoberfläche, der den größten Abstand zur Drehachse der Nockenscheibe aufweist (Scheitelpunkt), so bewegt sich das Rast mittel wieder in Richtung auf die Rastscheibe zu.

Die Nocke kann ähnlich einem gekrümmten Sägezahn mit einer flach ansteigenden Kurve und einer steil abfallenden Flanke ausgebildet sein. In diesem Fall geht das Rastmittel sprunghaft in den gekuppelten oder den vorbereitend gekuppelten Zustand über, sobald es den Scheitelpunkt der Nocke überschritten hat. Somit kann der gekuppelte bzw. der vorbereitend gekuppelte Zustand erheblich schneller als durch das Zurückdrehen der Nockenscheibe erreicht werden.

Die Freigabeeinrichtung kann eine hydraulische, eine pneumatische oder eine mechanische Betätigungseinrichtung aufweisen, mit welcher die mechanische Kupplung zum Umschalten zwischen dem gekuppelten und dem entkuppelten Zustand betätigt werden kann. Bevorzugt weist die Freigabeeinrichtung aber einen ortsfest am Gehäuse angeordneten Elektromotor auf, der die mechanische Kupplung über ein Getriebe betätigen kann. Weist die Freigabeeinrichtung eine Nockenscheibe auf, so ist der Elektromotor bevorzugt über das Getriebe mit der Nockenscheibe verbunden, so dass diese von dem Elektromotor gedreht werden kann.

Da von dem Elektromotor unter Vernachlässigung der Reibverluste im Wesentlichen nur gegen die Feder gearbeitet werden muss, kann für den erfindungsgemäßen Stabilisator ein relativ leistungsschwacher und somit auch kleiner Elektromotor verwendet werden. Dadurch werden aber im Vergleich zu einer hydraulischen oder pneumatischen Lösung erhebliche Kosten eingespart. Auch ist der Raumbedarf deutlich geringer.

An dem erfindungsgemäßen Stabilisator kann ein Sensor zum Erfassen des gekuppelten oder des entkuppelten Zustandes vorgesehen sein, wobei von dem Sensor ein den gekuppelten oder den entkuppelten Zustand charakterisierendes elektrisches Signal an eine Auswerteeinheit abgegeben wird. Dieser Sensor kann zum Beispiel durch einen einfachen mechanischen Schalter gebildet sein. Bevorzugt wird der Sensor aber durch ein ortsfest zum Gehäuse angeordnetes Hall-Element gebildet, das mit einem an dem Rastmittel befestigten Permanentmagnet zusammenwirkt.

Falls die Freigabeeinrichtung eine Nockenscheibe aufweist, kann das Rastmittel im entkuppelten Zustand permanent von der Nockenscheibe im Abstand zu dem Rast bereich gehalten werden. Im Falle eines Stromausfalls im Kraftfahrzeug verharrt der Stabilisator dann allerdings mit großer Wahrscheinlichkeit in dem entkuppelten Zustand, was aus Sicherheitsgründen unerwünscht sein kann.

Um dieses Problem zu lösen kann nach einer ersten Variante das Rastmittel zumindest bereichsweise magnetisierbar ausgebildet sein und von einem Elektro magnet im entkuppelten Zustand im Abstand zu dem Rastbereich gehalten werden, nachdem die Nockenscheibe das Rastmittel in seine dem entkuppelten Zustand zugeordnete Position überführt hat. Danach wird die Nockenscheibe wieder in eine dem gekuppelten Zustand zugeordnete Position gedreht, so dass bei einem Strom ausfall im Kraftfahrzeug das von dem Elektromagneten freigegebene Rastmittel aufgrund der von der Feder ausgeübten Kraft in den gekuppelten oder den vorbereitend gekuppelten Zustand überführt wird. Während des Aufrechterhaltens des entkuppelten Zustands arbeitet der Elektromagnet permanent gegen die Kraft der Feder.

Nach einer zweiten Variante weist die Freigabeeinrichtung einen ortsfest zum Gehäuse angeordneten Elektromagneten und ein relativ zu diesem bewegbar gelagertes und zumindest teilweise magnetisierbares Sperrelement auf, welches im entkuppelten Zustand von dem magnetisierten Elektromagnet gegen die von einer Rückstellfeder ausgeübte Kraft in eine Sperrposition gebracht wird, in welcher das Rastmittel von dem Sperrelement mechanisch außer Eingriff mit dem Rastbereich gehalten wird.

Gemäß dieser Ausführungsform kann das Sperrelement zwischen einer Ruheposition bei ausgeschaltetem Elektromagnet und einer Sperrposition bei eingeschaltetem Elektromagnet hin- und herbewegt werden, wobei die Rückstellfeder bei ausgeschaltetem Elektromagnet das Sperrelement in die Ruheposition zurückstellt. In der Ruheposition ist das Sperrelement außerhalb des Wirkbereichs des Rastmittels angeordnet, so dass von dem Sperrelement ein Ineinandergreifen von Rastmittel und Rastbereich nicht blockiert wird. In der Sperrposition verhindert das Sperrelement allerdings auf mechanischem Wege ein Ineinandergreifen von Rastmittel und Rastbereich, wobei das Sperrelement einerseits an dem Rastmittel und andererseits an dem Gehäuse abgestützt ist. Die Abstützung des Sperrelements an dem Gehäuse kann auch mittelbar z. B. über die erste Welle erfolgen.

Zum Einnehmen des entkuppelten Zustands wird das Rastmittel wie bei der ersten Variante mittels der Nockenscheibe in die entkuppelte Position überführt. Ist diese erreicht, wird das Sperrelement von dem Elektromagneten in die Sperrposition gebracht und anschließend die Nockenscheibe in eine dem gekuppelten Zustand zugeordnete Position weiter- oder zurückgedreht.

Kommt es im entkuppelten Zustand zu einem Stromausfall, so wird das Sperrelement von der Rückstellfeder in die Ruheposition zurückgestellt. Damit wird aber auch gleichzeitig die mechanische Sperre für das Rastmittel aufgehoben, so dass dieses aufgrund der von der Feder aufgebrachten Kraft in den gekuppelten oder den vorbereitend gekuppelten Zustand überführt wird.

Da nach der zweiten Variante das Rastmittel im entkuppelten Zustand auf mechanischem Wege außer Eingriff mit dem Rastbereich gehalten wird und die Rückstellfeder lediglich das Sperrelement bewegen muss, kann diese schwächer als die Feder für das Rastmittel ausgelegt sein, so dass im Vergleich mit der ersten Variante ein kleinerer Elektromagnet verwendet und somit Bauraum eingespart werden kann.

Ferner kann an dem erfindungsgemäßen Stabilisator eine Neigungswinkel- Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Winkels vorgesehen sein, um den die erste Welle relativ zu der zweiten Welle verdreht ist, wobei von der Neigungswinkel- Erfassungsvorrichtung ein den erfassten Winkel charakterisierendes elektrisches Signal an die Auswerteeinheit abgegeben wird. Da das von der Neigungs- Erfassungsvorrichtung abgegebene elektrische Signal den Verdrehwinkel zwischen der ersten und der zweiten Welle kennzeichnet, und dieser Verdrehwinkel den Wegunterschied zwischen den jeweiligen Abständen der beiden Räder der Achse zum Fahrzeugaufbau beschreibt, ist das von der Neigungswinkel-Erfassungs vorrichtung abgegebene elektrische Signal ein Maß für den aktuellen Neigungs winkel des Kraftfahrzeugs.

Zusätzlich kann an dem erfindungsgemäßen Stabilisator eine Niveau-Erfassungs vorrichtung zum Erfassen des Winkels vorgesehen sein, um den eine der beiden Wellen gegenüber dem Kraftfahrzeugaufbau verdreht ist, wobei von der Niveau- Erfassungsvorrichtung ein den erfassten Winkel charakterisierendes elektrisches Signal an die Auswerteeinheit abgegeben wird. Dieses elektrische Signal beschreibt zumindest im entkuppelten Zustand den Abstand des dieser Welle zugeordneten Rades vom Kraftfahrzeugaufbau.

Ausgehend vom vorbereitend gekuppelten Zustand wird der gekuppelte Zustand dadurch eingenommen, dass durch Wankbewegungen des Kraftfahrzeugs das Rastmittel mit dem Rastbereich zur Überdeckung kommt. Bevorzugt ist in dem Kraftfahrzeug aber eine Niveauregulierung vorgesehen, welche von der Auswerte einheit, insbesondere unter Berücksichtigung des Neigungswinkels zum Herbei führen des gekuppelten Zustands gesteuert werden kann. Dies kann dadurch geschehen, dass die Niveauregulierung den Abstand eines der beiden Räder zum Kraftfahrzeugaufbau verändert, bis das Rastmittel und der Rastbereich ineinander greifen.

Der erfindungsgemäße Stabilisator kann mehrere Rastbereiche und mehrere Rastmittel aufweisen. Zum Beispiel kann ein weiterer Rastbereich an der Rastscheibe vorgesehen sein, wobei die beiden Rastbereiche einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Ferner ist ein zusätzliches, dem weiteren Rastbereich zugeordnetes und zu diesem komplementär ausgebildetes Rastmittel vorgesehen, wobei die beiden Rastmittel auch einander gegenüberliegend angeordnet sind. Bei dieser Anordnung ist es z. B. möglich, eine Feder zwischen die beiden Rastmittel zu spannen, so dass nur eine einzige Feder erforderlich ist, um die beiden Rastmittel gegenüber der Rastscheibe vorzuspannen.

Bevorzugt sind aber am Umfang der Rastscheibe zwei weitere Rastbereiche ausgebildet und am Gehäuse zwei weitere, diesen Rastbereichen zugeordnete und zu diesen komplementär ausgebildete Rastmittel bewegbar gelagert, wobei zwischen den Rast bereichen jeweils ein Winkel von 120° eingeschlossen ist. Jedem der Rastmittel ist dabei auch eine mit diesem und mit dem Gehäuse verbundene Feder zugeordnet. Demnach sind insgesamt drei Rastbereiche und drei Rastmittel vorgesehen, so dass große Drehmomente über die mechanische Kupplung übertragen werden können.

Weist die Freigabeeinrichtung für mehrere Rastmittel eine einzige Nockenscheibe auf, so ist die Anzahl der an dieser ausgebildeten Nocken gleich der Anzahl der Rastmittel, wobei die Nocken untereinander den gleichen Winkel einschließen, den auch die Rastmittel untereinander einschließen.

Die Symmetrieachsen der beiden Wellen können über den gesamten Torsionsfeder bereich des Stabilisators auf einer gemeinsamen Geraden liegen. Bevorzugt sind die beiden Wellen aber zueinander versetzt in das Gehäuse hineingeführt, wodurch Bauraum in Stabilisatorlängsrichtung im Gehäuse eingespart werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stabilisators im zusammengebauten Zustand und

Fig. 2 bis 7 perspektivische Ansichten der Ausführungsform nach Fig. 1 in teilmontierten Zuständen.

Aus Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungs gemäßen Stabilisators im zusammengebauten Zustand ersichtlich. Der Stabilisator weist einen Torsionsfederstab auf, der in eine erste Welle 1 und eine zweite Welle 2 geteilt ist. Die beiden Wellen 1 und 2 sind in ein Gehäuse 3 hineingeführt, wobei die zweite Welle 2 drehfest mit dem Gehäuse 3 verbunden ist. Das Gehäuse 3 ist mit einem Gehäusedeckel 4 über Schrauben 5 verschlossen, wobei die erste Welle 1 in dem Gehäusedeckel 4 drehbar gelagert ist. In dem Gehäuse 3 ist eine mechanische Kupplung ausgebildet, mittels der die erste Welle 1 und die zweite Welle 2 drehfest miteinander gekuppelt werden können. Die drehfeste Kupplung zwischen der ersten Welle 1 und der zweiten Welle 2 wird nachfolgend als gekuppelter Zustand bezeichnet. Über die mechanische Kupplung können die erste Welle 1 und die zweite Welle 2 aber auch wieder voneinander entkuppelt werden, so dass die erste Welle 1 gegenüber der zweiten Welle 2 drehbar ist. Dieser Zustand wird nachfolgend als entkuppelter Zustand bezeichnet. Zum Betätigen der mechanischen Kupplung ist an dem Gehäuse 3 ein Elektromotor 6 befestigt.

Aus Fig. 2 ist die Ausführungsform nach Fig. 1 im gekuppelten Zustand mit abgenommenem Gehäusedeckel 4 ersichtlich. Die zweite Welle 2 ist mit ihrem der ersten Welle 1 zugewandten und einen äußeren Zahnkranz 7a aufweisenden Ende in einer einen inneren Zahnkranz 7b aufweisenden Gehäusebohrung eingesetzt, welcher mit dem äußeren Zahnkranz 7a im Eingriff steht, wodurch die drehfeste Verbindung zwischen dem Gehäuse 3 und der zweiten Welle 2 ausgebildet ist. Zur Reduzierung des Raumbedarfs für den erfindungsgemäßen Stabilisator sind nach dieser Ausführungsform die erste Welle 1 und die zweite Welle 2 exzentrisch in dem Gehäuse 3 angeordnet, wobei die zweite Welle 2 im geringen Abstand zu dem Gehäuse 3 zweimal derart gekrümmt ist, dass sie vom Gehäuse aus gesehen hinter der zweiten Krümmung entlang einer geradlinigen Verlängerung der ersten Welle 1 verläuft. An dem dem Gehäuse abgewandten Ende der Welle 2 ist eine weitere Krümmung zur Ausbildung eines Hebels zum Betätigen des Stabilisators vorgesehen.

Aus Fig. 3 ist die Ausführungsform nach Fig. 2 im entkuppelten Zustand ohne die zweite Welle 2 und ohne die Mantelfläche des Gehäuses 3 ersichtlich. An der mit einem Loch 9 zur Durchführung der zweiten Welle 2 versehenen Rückwand 8 des Gehäuses 3 sind drei Hebelarme 10 um die Schrauben 5 schwenkbar gelagert, wobei an jedem der Hebelarme 10 eine Schenkelfeder 11 angeordnet ist, die einerseits gegenüber dem Gehäuse 3 und andererseits gegenüber dem jeweiligen Hebelarm 10 derart abgestützt ist, dass dieser mit seinem der Schwenklagerung abgewandten Ende in Richtung auf die erste Welle 1 in das Gehäuseinnere hineingedrückt wird. An dem der zweiten Welle 2 zugewandten Ende der ersten Welle 1 ist diese mit einer zylindrischen Rastscheibe 12 drehfest verbunden, in deren Mantelfläche drei Aus nehmungen 13 (siehe Fig. 4) ausgebildet sind. Zwischen den Ausnehmungen 13 ist jeweils ein Winkel von 120° eingeschlossen, wobei die Hebelarme 10 an ihren der Schwenklagerung abgewandten Enden jeweils einen Rastbolzen 14 aufweisen, mit dem sie in die Ausnehmungen 13 eingreifen können. Von den Federn 11 werden die Hebelarme 10 mit den Rastbolzen 14 gegen die Rastscheibe 12 gedrückt, so dass die Rastbolzen 14 entweder an der Oberfläche der Rastscheibe 12 anliegen oder in die Ausnehmungen 13 eingreifen, wenn die Hebelarme 10 nicht durch eine Gegenkraft im Abstand zu der Rastscheibe 12 gehalten werden.

Im entkuppelten Zustand wird diese Gegenkraft von einem ringförmigen Sperr element 15 aufgebracht, welches konzentrisch zu der ersten Welle 1 und drehfest in dem Gehäuse 3 angeordnet ist. Das Sperrelement 15 ist in Längsrichtung der ersten Welle 1 verschiebbar, welche in diesem drehbar ist und rings seines Umfangs mit drei, radial nach außen abstehenden Sperrnocken 16 versehen. Die Sperrnocken 16 verhindern im entkuppelten Zustand eine Bewegung der Hebelarme 10 in Richtung auf die Rastscheibe 12 zu, wobei zwischen zwei benachbarten Sperrnocken 16 jeweils ein Winkel von 120° eingeschlossen ist. Nach der Fig. 3 ist die Sperrscheibe 15 zwischen den Hebelarmen 10 und der ersten Welle 1 in einer Sperrposition angeordnet, in welcher das Einnehmen des gekuppelten Zustands mechanisch verhindert ist. Im Gegensatz dazu ist das Sperrelement 15 im gekuppelten Zustand entlang der ersten Welle 1 in Richtung von der Gehäuserückwand 8 weg verschoben, so dass das Sperrelement 15 in einer Ruheposition außerhalb des Schwenkbereichs der Hebelarme 10 angeordnet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Sperrelement 15 in der Ruheposition vor den Hebelarmen 10 angeordnet, so dass diese zum Einnehmen des gekuppelten Zustand in die Ausnehmungen 13 eingreifen können.

Um die Hebelarme 10 vom gekuppelten Zustand in ihre dem entkuppelten Zustand zugeordnete Position zu schwenken, ist eine Nockenscheibe 17 drehbar an der Gehäuserückwand 8 gelagert, deren Nocken 18 (siehe Fig. 7) mit an dem der Schwenklagerung abgewandten Ende jedes Sperrhebels 10 angeordneten Transportvorsprüngen 19 zusammenwirken. Die Nockenscheibe 17 wird dabei von dem Motor 6 über ein nicht dargestelltes Getriebe gedreht.

Aus Fig. 4 ist die Ausführungsform nach Fig. 3 im gekuppelten Zustand ohne die erste Welle 1, ohne die Schrauben 5 und ohne das Sperrelement 15 sowie unter Weglassung eines der Hebelarme 10 mit zugehöriger Schenkelfeder 11 ersichtlich. Im Zentrum der Rastscheibe 12 ist ein Loch zur Aufnahe der ersten Welle 1 ausgebildet, an dessen Umfangsfläche ein innerer Zahnkranz 20 ausgebildet ist, der mit einem nicht dargestellten äußeren Zahnkranz an dem der zweiten Welle 2 zugewandten Ende der ersten Welle 1 formschlüssig zusammenwirkt, wodurch die drehfeste Verbindung zwischen der ersten Welle 1 und der Rastscheibe 12 ausgebildet ist. An der der Gehäuserückwand 8 abgewandten Stirnseite der Rastscheibe 12 ist ein ringförmiger Elektromagnet 21 angeordnet, der konzentrisch zu der ersten Welle 1 und ortsfest im Gehäuse angeordnet ist. Die erste Welle 1 durchdringt dabei den Elektromagnet 21 und ist in diesem drehbar. Im entkuppelten Zustand wird der Elektromagnet 21 von einem elektrischen Strom durchflossen, so dass das aus ferromagnetischem Material ausgebildete Sperrelement 15 von dem Elektromagneten 21 aufgrund der Magnetkraft angezogen wird, bis das Sperrelement 15 an dem Elektromagnet 21 anliegt. Das Sperrelement 15 ist nun in der Sperr position zwischen den Hebelarmen 10 und der ersten Welle 1 angeordnet, so dass die Hebelarme 10 von den Sperrnocken 16 im Abstand zur Rastscheibe 12 gehalten werden, auch wenn die Nockenscheibe 17 nun in eine dem gekuppelten Zustand zugeordnete Position gedreht wird.

Das Sperrelement 15 ist mit einer nicht dargestellten Rückstellfeder verbunden, welche das Sperrelement 15 im stromlosen Zustand des Elektromagneten 21 entlang der ersten Welle 1 in die Ruheposition im Abstand zu dem Elektromagneten 21 zurückstellt. Da in der Ruheposition das Sperrelement 15 nicht mehr zwischen den Hebelarmen 10 und der ersten Welle 1 angeordnet ist, werden die Hebelarme 10 aufgrund der Kraft der Federn 11 mit ihren Rastbolzen 14 gegen die Rastscheibe 12 geschwenkt, wobei die Rastbolzen 14 entweder gegen die Mantelfläche der Rast scheibe 12 zur Anlage kommen oder unmittelbar in die Ausnehmungen 13 der Rastscheibe 12 eingreifen.

Das Magnetfeld des stromdurchflossenen Elektromagneten 21 ist stark genug, das Sperrelement 15 gegen die Kraft der Rückstellfeder in die Sperrposition zu bewegen und in dieser zu halten. Zum Ein- und zum Ausschalten des Elektromagneten 21 ist dieser mit einer Leiterplatte 22 über eine Kontaktbrücke 23 elektrisch verbunden, wobei die Leiterplatte 22 ihrerseits mit einer nicht dargestellten Auswerte- und Steuereinheit verbunden ist.

Aus Fig. 5 ist die Ausführungsform nach Fig. 4 im gekuppelten Zustand ohne Rastscheibe 12 ersichtlich. An jedem der Hebelarme 10 ist ein Permanentmagnet 24 befestigt, wobei der aus Fig. 5 ersichtliche Permanentmagnet 24 aus Gründen der Übersichtlichkeit ohne den zugeordneten Hebelarm 10 dargestellt ist. Ferner ist jedem der drei Permanentmagnete 24 ein auf der Leiterplatte 22 im Bereich des jeweiligen Hebelarms 10 montierter Hall-Effekt-Sensor 25 zugeordnet. Im entkuppelten Zustand ist jeder Hebelarm 10 weiter von der Rastscheibe 12 entfernt als im gekuppelten Zustand, so dass aber auch jeder der Permanentmagnete 24 im entkuppelten Zustand weiter von dem zugeordneten Hall-Effekt-Sensor 25 entfernt ist als im gekuppelten Zustand. Von den Hall-Effekt-Sensoren 25 kann dies erfasst und ein den gekuppelten oder den entkuppelten Zustand charakterisierendes elektrisches Signal an die Auswerte- und Steuereinheit abgegeben werden. Da die Hebelarme 10 im vorbereitend gekuppelten Zustand einen größeren Abstand zur Rastscheibe 12 als im gekuppelten Zustand aufweisen, kann aufgrund des von den Hall-Effekt-Sensoren 25 abgegebenen Signals zusätzlich zwischen dem vorbereitend gekuppelten Zustand und dem gekuppelten Zustand unterschieden werden.

Zur Stabilisierung der Lage der Hall-Effekt-Sensoren 25 sind diese in einem Halte ring 26 aus Kunststoff angeordnet. Dies ist aufgrund der starken mechanischen Belastung des Stabilisators während des Betriebs des Kraftfahrzeugs wünschenswert.

Der aus der Fig. 5 ersichtliche Permanentmagnet 24 ist in seiner dem gekuppelten Zustand zugeordneten Position angeordnet und weist nur einen geringen Abstand zu dem ihm zugeordneten Hall-Effekt-Sensor 25 auf.

Aus Fig. 6 ist die Ausführungsform nach Fig. 5 im entkuppelten Zustand ohne Elektromagnet 21 und ohne Kontaktbrücke 23 ersichtlich. Die Permanentmagnete 24 sind aufgrund des entkuppelten Zustands weiter von den Hall-Effekt-Sensoren 25 entfernt als im gekuppelten Zustand (siehe Fig. 5), so dass von den Hall-Effekt- Sensoren 25 ein im Vergleich zum gekuppelten Zustand verändertes elektrisches Signal abgegeben wird.

Aus Fig. 7 ist die Ausführungsform nach Fig. 6 unter Weglassung weiterer Vorrichtungsmerkmale ersichtlich, wobei einer der Hebelarme 10 nur noch symbol haft im gekuppelten Zustand angedeutet ist. Die Nockenscheibe 17 ist an der Gehäuserückwand 8 drehbar gelagert, wobei der Hebelarm 10 mit seinem Transportvorsprung 19 an einer der Nocken 18 anliegt. Die Nocken 18 sind in Form eines gekrümmten Sägezahns ausgebildet, so dass bei einer Rotation der Nocken scheibe 17 entgegen dem Uhrzeigersinn der dargestellte Hebelarm 10 mit seinem Transportvorsprung 19 entlang der Oberfläche der Nocke 18 gleitet und dabei seinen Abstand zur Drehachse der Nockenscheibe 17 stetig vergrößert. Dadurch wird aber auch gleichzeitig der Abstand zwischen dem der Schwenklagerung abgewandten Ende des Hebelarms 10 und der Rastscheibe 12 vergrößert, so dass der Hebelarm 10 außer Eingriff mit der ihm zugeordneten Ausnehmung 13 gebracht wird.

Bezugszeichenliste

1

erste Welle

2

zweite Welle

3

Gehäuse

4

Gehäusedeckel

5

Schrauben

6

Elektromotor

7

a äußerer Zahnkranz

7

b innerer Zahnkranz

8

Rückwand

9

Loch

10

Hebelarme

11

Schenkelfeder

12

Rastscheibe

13

Ausnehmungen

14

Rastbolzen

15

Sperrelement

16

Sperrnocken

17

Nockenscheibe

18

Nocken

19

Transportvorsprünge

20

innerer Zahnkranz

21

Elektromagnet

22

Leiterplatte

23

Kontaktbrücke

24

Permanentmagnete

25

Hall-Effekt-Sensoren

26

Haltering

Claims

1. Stabilisator für ein Kraftfahrzeug, mit einem in zwei Wellen (1, 2) geteilten Torsionsfederstab, die über eine mechanische Kupplung miteinander verbunden sind, welche
eine mit einer ersten der beiden Wellen (1) drehfest verbundene Rastscheibe (12), an deren Umfang wenigstens ein Rastbereich (13) ausgebildet ist,
ein mit der zweiten Welle (2) drehfest verbundenes Gehäuse (3),
wenigstens ein am Gehäuse (3) bewegbar gelagertes und zu dem Rastbereich (13) komplementär ausgebildetes Rastmittel (10), welches im gekuppelten Zustand der Kupplung mit dem Rastbereich (13) im Eingriff steht,
eine mit dem Gehäuse (3) und dem Rastmittel (10) verbundene Feder (11), von welcher das Rastmittel (10) in Richtung auf die Rastscheibe (12) vorgespannt ist und
eine zum Umschalten zwischen dem gekuppelten und dem entkuppelten Zustand der Kupplung vorgesehene und mit dem Gehäuse (3) verbundene Freigabeein richtung (6, 15, 17, 21) aufweist, von welcher das Rastmittel (10) im entkuppelten Zustand gegen die von der Feder (11) ausgeübte Kraft außer Eingriff mit dem Rastbereich (13) gehalten wird.

2. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastbereich durch eine Ausnehmung (13) gebildet ist und das Rastmittel als ein mit seinem einen Ende an dem Gehäuse (3) schwenkbar gelagerter Hebelarm (10) ausgebildet ist, dessen anderes Ende im gekuppelten Zustand in die Ausnehmung (13) eingreift.

3. Stabilisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabe einrichtung eine Nockenscheibe (17) aufweist, die konzentrisch zu der Rastscheibe (12) angeordnet und gegenüber dem Gehäuse (3) drehbar an diesem gelagert ist.

4. Stabilisator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabeein richtung einen am Gehäuse (3) befestigten Elektromotor (6) aufweist, der zum Drehen der Nockenscheibe (17) über ein Getriebe mit derselben gekoppelt ist.

5. Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen des gekuppelten und/oder des entkuppelten Zustandes an der Kupplung ein Sensor (25) vorgesehen ist, von welchem ein den gekuppelten bzw. den entkuppelten Zustand charakterisierendes elektrisches Signal an eine Auswerteeinheit abgegeben wird.

6. Stabilisator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabeein richtung einen ortsfest zum Gehäuse (3) angeordneten Elektromagneten (21) und ein relativ zu diesem bewegbar gelagertes und zumindest teilweise magnetisierbares Sperrelement (15) aufweist, welches im entkuppelten Zustand von dem magnetisierten Elektromagnet (21) gegen die von einer Rückstellfeder ausgeübte Kraft in eine Sperrposition gebracht wird, in welcher das Rastmittel (10) von dem Sperrelement (15) mechanisch außer Eingriff mit dem Rastbereich (13) gehalten wird.

7. Stabilisator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kupplung eine Neigungswinkel-Messvorrichtung zum Erfassen des Winkels vor gesehen ist, um den die beiden Wellen im entkuppelten Zustand relativ zueinander verdreht sind, wobei von der Neigungswinkel-Messvorrichtung ein den erfassten Winkel charakterisierendes elektrisches Signal an die Auswerteeinheit abgegeben wird.

8. Stabilisator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kupplung eine Niveauwinkel-Messvorrichtung zum Erfassen des Winkels vorgesehen ist, um den eine der beiden Wellen relativ gegenüber dem Kraftfahrzeugaufbau verdreht ist, wobei von der Niveauwinkel-Messvorrichtung ein den erfassten Winkel charakterisierendes elektrisches Signal an die Auswerteeinheit abgegeben wird.

9. Stabilisator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine steuerbare Niveauregulierung im Kraftfahrzeug vorgesehen ist, welche von der Auswerteeinheit zum Herbeiführen des gekuppelten Zustands steuerbar ist.

10. Stabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Rastscheibe (12) zwei weitere Rastbereiche (13) ausgebildet und am Gehäuse (3) zwei weitere, diesen Rastbereichen (13) zugeordnete und zu diesen komplementär ausgebildete Rastmittel (10) bewegbar gelagert sind, wobei zwischen den Rastbereichen (13) jeweils ein Winkel von 120° eingeschlossen ist.