DE10140460C1 - Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugachse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugachse, der zumindest zwei voneinander getrennte Arbeitskammern aufweist, die konträr zueinander mit einem Hydraulikmedium befüllbar sind, wobei an jeder Arbeitskammer eine Luftansaugöffnung vorgesehen ist, die über eine einen Luftaustritt aus der Kammer sperrende Rückschlagventil-Vorrichtung mit der Umgebung verbunden ist. Dabei kann eine in einer Kammerwand vorgesehene, üblicherweise geschlossene Entlüftungsöffnung fungiert als Luftansaugöffnung fungieren. Bevorzugt ist in die Luftansaugöffnung in einer Kammerwand jeweils ein geeignetes Rückschlagventil verbaut. Über eine Luftleitung ist die Luftansaugöffnung mit einer Luftfiltervorrichtung und/oder einem sauberen, trockenen Umgebungsraum verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugachse, der zumindest zwei voneinander getrennte Arbeits­ kammern aufweist, die konträr zueinander mit einem Hydraulikmedium befüllbar sind. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 44 42 223 C2 oder auf die DE 100 04 881 A1 verwiesen.

Mit einem Kraftfahrzeug-Fahrwerk, dessen Stabilisator in eine erste der Aufhängung des linken Rades einer Fahrzeug-Achse zugeordneten Stabilisatorhälfte und in eine zweite der Aufhängung des rechten Rades dieser Fahrzeug-Achse zugeordneten Stabilisatorhälfte unterteilt ist, und bei dem diese Stabilisatorhälften um deren gemeinsame Längsachse gegenein­ ander verdrehbar sind, kann gegenüber Fahrwerken mit einstückigem Stabilisator eine deutlich gesteigerte Wankstabilität erzielt werden. Dabei ist zwischen den beiden Stabilisatorhälften ein geeigneter Schwenkmotor vorgesehen, der aufgrund einer geeigneten Ansteuerung diese Stabilisator­ hälften bedarfsgerecht gegeneinander verdreht. Dieser Schwenkmotor ist - wie in der oben erstgenannten Schrift gezeigt - zumeist in Form eines hydraulischen Schwenkmotors ausgebildet, der Arbeitskammern aufweist, die bei geeigneter Befüllung mit einem Hydraulikmedium eine gewünschte Verdrehbewegung des Schwenkmotor-Rotors gegenüber dem Schwenkmo­ tor-Gehäuse bewirken. Dabei ist eine Stabilisatorhälfte mit dem Rotor und die andere Stabilisatorhälfte mit dem Gehäuse des Schwenkmotors drehfest verbunden.

Insbesondere zur Komfortsteigerung wird bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs auf einer im wesentlichen ebenen, glatten Fahrbahn der Schwenkmotor vollständig deaktiviert, d. h. es werden die beiden komplementären bzw. konträr zueinander mit Hydraulikmedium befüllbaren Arbeitskammern des Schwenkmotors entleert. Aufgrund der Feder-Verspannung in den beiden Stabilisator-Hälften wird dann der Schwenkmotor derart verdreht, dass eine der Schwenkmotor-Arbeitskammern praktisch das minimal mögliche Volumen und die andere Arbeitskammer praktisch ihr maximal mögliches Volumen einnimmt. Lediglich der Vollständigkeit halber sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass jede Kammer selbst - wie auch in den o. g. Schriften gezeigt ist - in zwei (oder mehrere) voneinander getrennte Teilkammern unterteilt sein kann, die dann jedoch hydraulisch direkt miteinander verbunden sind. Wenn dann eine der zueinander komplementä­ ren Arbeitskammern ihr minimales Volumen einnimmt, so heißt dies, dass dann alle ihre Teilkammern ihr minimales Volumen einnehmen.

Wenn nun bei sich fortbewegendem Fahrzeug der Schwenkmotor deaktiviert ist und somit die beiden zueinander komplementären Arbeitskammern geleert sind, d. h. praktisch kein Hydraulikmedium enthalten, so kann durch von der Fahrbahn eingeleitete Störungen dieses nahezu nicht mehr unter Vorspannung stehende System zu Störbewegungen oder sogar Schwingun­ gen angeregt werden. Wenn diese selbst kaum spürbar sind, so kann es doch aufgrund der vorhandenen Lagerspiele oder sich einstellenden Flankenwechsel (auch in Gelenken) zu Störanregungen kommen, die zumindest unangenehme Geräusche im Fahrzeug-Innenraum erzeugen können.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Arbeitskammer eine Luftansaugöffnung vorgesehen ist, die über eine einen Luftaustritt aus der Kammer sperrende Rückschlagventil-Vorrichtung mit der Umgebung verbunden ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind im abhängigen Anspruch aufgelistet.

Über eine erfindungsgemäße Luftansaugöffnung kann, sobald - insbesonde­ re durch Fahrbahn-Störanregungen, aber auch durch entlastende Vorspan­ nung hervorgerufen - eine Relativbewegung im Schwenkmotor erzeugt wird, die sich hierbei vergrößernde Arbeitskammer des Schwenkmotors ein gewisses und dabei relativ geringes Luftvolumen ansaugen, das bei einer nachfolgenden Verkleinerung dieser Arbeitskammer nicht wieder aus der Arbeitskammer verdrängt werden kann. In der Arbeitskammer zurückgehal­ ten wird dieses einmal angesaugte Luftvolumen dabei durch die an der besagten Luftansaugöffnung vorgesehene, einen Luftaustritt aus der Kammer sperrende Rückschlagventil-Vorrichtung. Auch aus einer anderen Kammer-Übertrittsöffnung, über die bei Bedarf das Hydraulikmedium in diese Arbeitskammer hinein- oder aus dieser herausgeleitet wird, kann das wie beschrieben angesaugte Luftvolumen nicht entweichen, nachdem diese Übertrittsöffnung dann wie üblich mittels eines geeigneten Ventils versperrt ist.

Die Fahrbahn-Störanregungen werden in den meisten Fällen nicht nur dazu führen, dass sich eine der komplementären Schwenkmotor-Arbeitskammern einmalig vergrößert und die andere Kammer dementsprechend einmalig verkleinert, sondern es werden aus diesen Störanregungen quasi geringe Schwingbewegungen entstehen, im Rahmen derer sich die komplementären Arbeitskammern abwechselnd vergrößern bzw. verkleinern. Im Rahmen dieser mehrmaligen Volumenänderung der Schwenkmotor-Arbeitskammern, die durchaus mit unterschiedlichen Amplituden erfolgen kann, wird somit etwas Luft in die Arbeitskammern gelangen, ja quasi in die Arbeitskammern gesaugt oder gepumpt.

Auf diese Weise baut sich binnen kurzer Zeit in den Arbeitskammern des Schwenkmotors ein gewisses Luftpolster auf, was dazu führt, dass die oszillierenden Schwingungsbewegungen des Schwenkmotors ausreichend bedämpft werden. Aufgrund dieser Dämpfung klingt diese Schwingungsbe­ wegung ab und es wird das gesamte System durch die aufgebauten Luftposter quasi verspannt, so dass wie gewünscht der eingangs beschrie­ bene Impulseintrag in das Fahrzeug (und somit in den Fahrzeug-Innenraum) verringert wird.

Wenn dann der Schwenkmotor aktiviert, d. h. eine bzw. die Arbeitskammern geeignet mit Hydraulikmedium befüllt wird bzw. werden, so erfolgt dies unabhängig vom bereits vorhandenen Luftposter in der betroffenen Arbeitskammer bis zu einem sich in dieser aufbauenden Druckniveau, welches im wesentlichen durch ein entsprechendes Ventil in der Hydraulik­ versorgung des Schwenkmotors festgelegt ist. Wird zu einem noch späteren Zeitpunkt diese Arbeitskammer im wesentlichen vollständig entleert, so wird zusammen mit dem Hydraulikmedium die das o. g. Luftposter bildende Luft ebenfalls aus dieser Arbeitskammer abgeführt, wonach bei deaktiviertem Schwenkmotor der oben beschriebene Vorgang zum neuerlichen Aufbau eines Luftposters von Neuem beginnen kann.

Untersuchungen haben ergeben, dass die einmal angesaugte Luftmenge, die ohnehin relativ gering ist, die Steifigkeit bzw. das Reaktionsvermögen des hydraulischen Systems bzw. Schwenkmotors nicht nennenswert in ungüstiger Weise beeinflusst. So wurde ohne ein derartiges Luftpolster eine Zeitspanne von 250 msec benötigt, um in einer Arbeitskammer eines in Serie befindlichen Schwenkmotors den für ein gefordertes Schwenkmotor- Moment benötigten Druck von 180 bar zu erzeugen, während mit einem derartigen Luftpolster der gleiche Druck nach maximal 260 msec erreicht wurde. Diese Untersuchungen haben auch gezeigt, dass die in der Arbeits­ kammer enthaltene Luft dann quasi fein verteilt in der mit Hydraulikmedium befüllten Arbeitskammer vorliegt, nämlich in Form feinster Luftbläschen.

Solange im übrigen das im Schwenkmotor vorhandene Hydraulikmedium in Form einer derartigen quasi "Emulsion" vorliegt, muss bei geregeltem Tätigwerden des Schwenkmotors, wobei jeweils nur eine Teilmenge von Hydraulikmedium aus einer Arbeitskammer abgeführt bzw. druckentlastet wird, während in die andere komplementäre Arbeitskammer eine Teilmenge von Hydraulikmedium zugeführt bzw. druckbelastet wird, keine weitere Luft angesaugt werden. Vielmehr kann dann das praktisch in aufgeschäumten Zustand vorliegende Hydraulikmedium, das drucklos defacto ein milchiges oder versprudeltes Aussehen hat, selbst möglicherweise noch auftretenden Unterdruck ausgleichen.

In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, dass die vorgeschlagene Rückschlagventil-Vorrichtung eine Zusatzfunktion ausübt und quasi als Unterdruck-Begrenzungsventil wirkt. Aufgrund des unvermeidbaren Strömungs-Widerstands eines Rückschlagventils wird bei Auftreten von Unterdruck in einer Schwenkmotor-Arbeitskammer dieser Unterdruck nur bis zu einem gewissen Niveau von ca. 0,25 bar abgebaut, d. h. ein geringer Unterdruck in dieser Höhe bleibt weiterhin bestehen. Folglich ist die über diese Rückschlagventil-Vorrichtung angesaugte Luftmenge absolut betrach­ tet relativ gering. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese geringe Menge vollkommen ausreicht, um den oben geschilderten gewünschten Effekt zu erzielen, nämlich eine gewisse Dämpfung zu erreichen und dafür zu sorgen, dass im Hydraulikmedium bei geregeltem Tätigwerden des Schwenkmotors keine Kavitationserscheinungen auftreten, Im Sinne einer vorteilhaften Funktionsvereinigung kann eine bereits in einer Kammerwand vorgesehene und üblicherweise geschlossene Entlüftungsöff­ nung als erfindungsgemäße Luftansaugöffnung fungieren. Eine derartige Entlüftungsöffnung wird zur Erstbefüllung des hydraulischen Systems benötigt und ist in einer besonderen Ausführungsform in der eingangs zweitgenannten Schrift beschrieben.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn direkt in einer Kammerwand oder direkt an diese anschließend ein jeweils einer erfindungsgemäßen Luftan­ saugöffnung zugeordnetes Rückschlagventil als (allgemeine) Rückschlag­ ventil-Vorrichtung verbaut ist. Zwischen der Arbeitskammer als solcher und der Rückschlagventil-Vorrichtung kann sich somit kein die gewünschte Wirkung herabsetzendes sog. paralleles Luftpolster aufbauen. Um dabei zu verhindern, dass Schmutzpartikel oder Wasser bzw. Feuchtigkeit in das Hydrauliksystem des Schwenkmotors gelangen oder gelangt, wenn Luft aus der Umgebung über die erfindungsgemäßen Luftansaugöffnungen in die Arbeitskammern gesaugt wird, sind die Luftansaugöffnungen über eine Luftleitung mit einer Luftfiltervorrichtung und/oder einem sauberen, trocke­ nen Umgebungsraum verbunden, aus dem bzw. über die saubere, trockene Luft abgezogen werden kann. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass durchaus eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (2)

1. Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugach­ se, der zumindest zwei voneinander getrennte Arbeitskammern auf­ weist, die konträr zueinander mit einem Hydraulikmedium befüllbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Arbeitskammer eine Luftan­ saugöffnung vorgesehen ist, die über eine einen Luftaustritt aus der Kammer sperrende Rückschlagventil-Vorrichtung mit der Umgebung verbunden ist.

2. Schwenkmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale:
eine in einer Kammerwand vorgesehene, üblicherweise geschlosse­ ne Entlüftungsöffnung fungiert als Luftansaugöffnung
in die Luftansaugöffnung in einer Kammerwand ist jeweils ein geeig­ netes Rückschlagventil verbaut
über eine Luftleitung ist die Luftansaugöffnung mit einer Luftfiltervor­ richtung und/oder einem sauberen, trockenen Umgebungsraum ver­ bunden.