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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Stellglied zum Koppeln von zwei
Bauteilen, insbesondere von zwei Teilstäben eines Stabilisators
eines Fahrwerks eines Kraftwagens, mit einem Gehäuse, welches
an gegenüberliegenden Seiten jeweils eine das Gehäuse
abdichtende Halteeinrichtung zum Halten der Bauteile umfasst, und
mit einem im Gehäuse aus einer zentralen Stellung hin zu
jeder der Halteeinrichtungen bewegbar angeordneten Kolben, wobei
zwischen dem Kolben und den Halteeinrichtungen jeweils eine Druckkammer
ausgebildet ist, welche mittels einer ersten Druckmittelleitung
miteinander verbunden sind, und wobei der Kolben mit den beiden Halteeinrichtungen über
jeweils eine Kopplungseinrichtung drehbar gekoppelt ist. Die Erfindung
betrifft überdies einen Stabilisator für ein Fahrwerk
eines Kraftwagens.
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Vorliegend
richtet sich das Interesse auf die torsionale Kopplung von insbesondere
zwei Teilstäben eines Stabilisators eines Fahrwerks eines
Kraftwagens. So können Fahrzeuge mit hohem Schwerpunkt,
wie beispielsweise Geländewagen, anstatt über
eine aufwändige, aktive Horizontierungseinrichtung, wie
beispielsweise das Active Body Control (ABC) auch durch einen bei
Kurvenfahrt oder im Notfall zuschaltbaren Stabilisator horizontiert
werden. Dabei wird beim Geradeausfahren aus Komfortgründen
der Stabilisator freigeschaltet. Stellglieder zum Koppeln von zwei
Teilstäben eines Stabilisators sind aus dem Stand der Technik
in vielfacher Ausgestaltung bekannt. So sind beispielsweise hydraulisch ver-
und entriegelbare Stabilisator-Koppelstangen sowie schaltbare Stabilisatoren,
welche mechanische Klauenverbindungen aufweisen, bekannt. Dabei
wird die mechanische Klauenverbindung elektrischhydraulisch gelöst.
An diesen bekannten Stabilisatoren ist als nachteilig der Umstand
anzusehen, dass diese Bauraumprobleme bzw. aufwändige Konstruktionen
aufweisen.
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Darüber
hinaus ist aus der Druckschrift
DE 102 45 457 B3 ein Stellglied bekannt,
welches ein Gehäuse umfasst, das an gegenüberliegenden
Seiten jeweils einen das Gehäuse abdichtenden Deckel aufweist.
Dabei ist ein im Gehäuse axial bewegbarer Kolben vorgesehen,
wobei zwischen dem Kolben und den Deckeln jeweils eine Druckkammer
ausgebildet ist. Ferner umfasst dieses bekannte Stellglied eine
Drehwelle, welche durch eine Axialbewegung des Kolbens in Rotation
versetzbar ist. Dabei gilt ein besonderes Interesse einer den Kolben
mit der Drehwelle koppelnden Koppeleinrichtung, welche an ihren beiden
Enden kugelgelenkig gelagert ist und bei einer Axialbewegung des
Kolbens ein Drehmoment auf die Drehwelle überträgt.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die beiden Druckkammern mittels
einer Druckmittelleitung verbunden sind.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das aus der Druckschrift
DE 102 45 457 B3 bekannte
Stellglied derart weiter zu entwickeln, dass dieses zum torsionalen
Koppeln bzw. Entkoppeln von zwei Bauteilen, insbesondere von zwei
Teilstäben eines Stabilisators eines Fahrwerks eines Kraftwagens,
dienen kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Stellglied
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 sowie
durch einen Stabilisator mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
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Ein
erfindungsgemäßes Stellglied ist zum Koppeln von
zwei Bauteilen, insbesondere von zwei Teilstäben eines
Stabilisators eines Fahrwerks eines Kraftwagens, ausgebildet. Dabei
umfasst das Stellglied ein Gehäuse, welches an gegenüberliegenden Seiten
jeweils eine das Gehäuse abdichtende Halteeinrichtung zum
Halten der Bauteile umfasst. Das Stellglied umfasst ferner einen
im Gehäuse aus einer zentralen Stellung hin zu jeder der
Halteeinrichtungen bewegbar angeordneten Kolben, wobei zwischen
den Kolben und den Halteeinrichtungen jeweils eine Druckkammer ausgebildet
ist, welche mittels einer ersten Druckmittelleitung miteinander
verbunden sind, und wobei der Kolben mit den beiden Halteeinrichtungen über
jeweils eine Kopplungseinrichtung drehbar gekoppelt ist. Ein Grundgedanke besteht
darin, dass der ersten Druckmittelleitung ein Sperrelement zugeordnet
ist, welches zwischen einer die erste Druckmittelleitung zum Druckausgleich freigebenden
Freigabestellung und einer die erste Druckmittelleitung sperrenden
Sperrstellung schaltbar ist.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht mit anderen Worten darin,
das Stellglied derart auszugestalten, dass der in den Druckkammern
vorhandene Druck mittels eines der die beiden Druckkammern verbindenden
Druckmittelleitung zugeordneten Sperrelements ausgleichbar ist.
Durch das erfindungsgemäße Stellglied wird ein
einfaches Umschalten zwischen einer torsionalen Kopplung und einer
torsionalen Entkopplung der beiden Bauteile gewährleistet.
Befindet sich das Sperrelement in seiner die erste Druckmittelleitung
zum Druckausgleich freigebenden Freigabestellung, so sind die beiden
Bauteile torsional entkoppelt. Befindet sich hingegen das Sperreelement
in seiner die erste Druckmittelleitung sperrenden Sperrstellung,
so sind die beiden Bauteile torsional gekoppelt. Gegenüber
den bekannten Systemen wird hierdurch ein kostenreduziertes Stellglied
geschaffen, welches darüber hinaus verhältnismäßig
geringen Bauraum beansprucht. Überdies wird durch das der
ersten Druckmittelleitung zugeordnete Sperrelement ein energieeffizientes
Stellglied geschaffen. Darüber hinaus zeichnet sich das erfindungsgemäße
Stellglied durch ein geringeres Gewicht aus.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung.
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Die
einzige Figur zeigt ein Stellglied zum torsionalen Koppeln von zwei
Bauteilen gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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Das
nachstehend näher geschilderte Ausführungsbeispiel
stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung dar.
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Ein
in der Figur dargestelltes Stellglied 1 ist zum torsionalen
Koppeln von zwei Bauteilen, vorliegend von zwei Teilstäben
eines Stabilisators eines Fahrwerks eines Kraftwagens, ausgebildet.
Das Stellglied umfasst ein Gehäuse 2, welches
an gegenüberliegenden Seiten jeweils eine das Gehäuse 2 abdichtende
Halteeinrichtung 3, 4 zum Halten der Teilstäbe
des Stabilisators aufweist. Dabei ist eine erste der Halteeinrichtungen 3 derart
ausgebildet, dass ein erster der Teilstäbe mittels der
ersten Halteeinrichtung 3 fest mit dem Gehäuse 2 zu
koppeln ist. Demgegenüber ist eine zweite Halteeinrichtung 4 dazu ausgelegt,
einen zweiten Teilstab 6 des Stabilisators am Gehäuse 2 drehbar
zu lagern. Hierzu umfasst die zweite Halteeinrichtung 4 ein
Kugellager 5, an welchem der zweite Teilstab 6 des
Stabilisators drehbar gehalten wird. Dabei weist die zweite Halteeinrichtung 4 ein
mit dem zweiten Teilstab 6 des Stabilisators drehfest gekoppeltes
und im Gehäuse 2 rotatorisch bewegbar angeordnetes
Kolbenteil 7 sowie ein mit dem Kugellager 5 gekoppeltes
und das Gehäuse 2 von einer dem zweiten Teilstab 6 zugewandten
Seite abdichtendes Deckelteil 8 auf. Es sei erwähnt, dass
das Kolbenteil 7 ein dieses umlaufendes und das Gehäuse 2 abdichtendes
Dichtungselement 9 aufweist. Ferner ist dem zweiten Teilstab 6 ein
weiteres Dichtungselement 10 zugeordnet.
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Das
Stellglied 1 umfasst einen im Gehäuse 2 aus
einer in der Figur gezeigten zentralen Stellung hin zu jeder der
Halteeinrichtungen 3, 4 bewegbar angeordneten
Kolben 11. Dabei ist zwischen dem Kolben 11 und
den Halteeinrichtungen 3, 4 jeweils eine Druckkammer 12, 13 ausgebildet.
Ferner ist der Kolben 11 mit den beiden Halteeinrichtungen 3, 4 über
jeweils eine Kopplungseinrichtung 14, 15 drehbar
gekoppelt, wobei die Kopplungseinrichtungen 14, 15 jeweils
eine Mehrzahl von Kopplungselementen 16, 17 aufweisen,
welche einerseits an dem Kolben 11 und andererseits an
der jeweiligen Halteeinrichtung 3, 4 mittels Kugelgelenken
schwenkbar gelagert sind. Dabei sei erwähnt, dass die den
Kolben 11 mit der zweiten Halteeinrichtung 4 koppelnden
Kopplungselemente 17 einerseits an dem Kolben 11 und andererseits
an dem rotatorisch bewegbaren Kolbenteil 7 der zweiten
Halteeinrichtung 4 mittels Kugelgelenken schwenkbar gelagert
sind.
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Vorliegend
richtet sich das Interesse auf die torsionale Kopplung bzw. torsionale
Entkopplung der beiden Teilstäbe des Stabilisators. Hierzu
sind die beiden Druckkammern 12, 13 mittels einer
ersten Druckmittelleitung 18 miteinander verbunden, wobei der
ersten Druckmittelleitung 18 ein Sperrelement 19 zugeordnet
ist, welches vorliegend als ein Elektro-Sperrventil ausgebildet
ist. Dabei ist das Elektro-Sperrventil 19 zwischen einer
die erste Druckmittelleitung 18 zum Druckausgleich in den
Druckkammern 12, 13 freigebenden Freigabestellung
und einer die erste Druckmittelleitung 18 sperrenden Sperrstellung
schaltbar. Ist das Elektro-Sperreventil 19 geöffnet,
so sind die beiden Druckkammern 12, 13 hydraulisch
bzw. pneumatisch miteinander verbunden, so dass sich der Kolben 11 axial
hin zu jeder der Halteeinrichtungen 3, 4 verschieben
kann und sich dadurch die beiden Teilstäbe des Stabilisators
gegeneinander verdrehen können. Ist die erste Druckmittelleitung 18 mittels
des Elektro-Sperrventils 19 gesperrt, so kann sich der
Kolben axial nicht mehr verschieben, so dass die Torsion eines der
Teilstäbe des Stabilisators über die Kopplungselemente 16, 17 und den
Kolben 11 auf den jeweils anderen Teilstab übertragen
wird. Befindet sich also das Elektro-Sperrventil 19 in
seiner Sperrstellung, so sind die beiden Teilstäbe des
Stabilisators torsional gekoppelt. Demgegenüber sind die
beiden Teilstäbe des Stabilisators torsional entkoppelt
im Falle, wenn sich das Elektro-Sperrventil 19 in seiner
Freigabestellung befindet.
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Das
Stellglied 1 umfasst ferner eine Zentriereinrichtung, mittels
welcher der Druck in den Druckkammern in der Sperrstellung des Elektro-Sperrventils 19 auszugleichen
ist. Diese Zentriereinrichtung weist zwei mittels einer zweiten
Druckmittelleitung 20 miteinander gekoppelte Druckmittelanschlüsse 21, 22 auf,
welche jeweils einer der Druckkammern 12, 13 zugeordnet
sind. Dabei sind die beiden Druckmittelanschlüsse 21, 22 als
Rückschlagventile ausgebildet. Ferner umfasst die Zentriereinrichtung
ein an dem Kolben zentral umlaufend angeordnetes Dichtungselement 23,
mittels welchem ein an einer dem Dichtungselement 23 zugewandten
zentralen Stelle des Gehäuses 2 angeordneter Druckmittelabfluss 24 in
der Zentralstellung des Kolbens 11 abzudichten ist. Dabei
sei erwähnt, dass der Druckmittelabfluss 24 mit
der zweiten Druckmittelleitung 20 gekoppelt ist. Darüber
hinaus ist ein Druckmittelspeicher 25 vorgesehen, welcher
ebenfalls mit der zweiten Druckmittelleitung 20 verbunden
ist.
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Nachstehend
wird die Funktionsweise des Stellglieds 1 näher
erläutert. Ziel ist es, dem übermäßigen
Wanken, also einem seitlichen Neigen, der Karosserie des Kraftwagens
bei Kurvenfahrt entgegenzuwirken. Beim Fahren in einer Kurve wird
ein Rad des Kraftwagens eingefedert, so dass einer der Teilstäbe
des Stabilisators tordiert. Ist das Elektro-Sperrventil 19 geöffnet,
so bewirkt dies ein axiales Verschieben des Kolbens 11 hin
zu einer der Halteeinrichtungen 3, 4, was weiterhin
ein Erhöhen des Drucks der kleiner werdenden Druckkammer 12, 13 zur
Folge hat. Nun wird das Elektro-Sperrventil 19 geschlossen,
so dass die beiden Druckkammern 12, 13 entkoppelt
sind. Wird der Kolben 11 aus seiner den Druckmittelabfluss 24 abdichtenden
zentralen Stellung verschoben, so fließt über
den Druckmittelabfluss 24 das Druckmittel ab. Weil die
Druckmittelanschlüsse 21, 22 als Rückschlagventile
ausgebildet sind, und somit das Druckmittel ausschließlich
in eine Richtung, vorliegend in die jeweilige Druckkammer 12, 13,
durchlassen, so wird das über den Druckmittelabfluss 24 abfließende
Druckmittel in die wegen des Verschiebens des Kolbens 11 kleiner
werdende Druckkammer 12, 13 hinein gepumpt. Somit
wird der Kolben 11 zurück in seine zentrale Stellung
bewegt. In der Sperrstellung des Elektro-Sperrventils 19 sind die
beiden Teilstäbe des Stabilisators torsional gekoppelt,
so dass beim Einfädeln eines Rades des Kraftwagens über
die Verdrehung des Stabilisators auch das andere Rad angehoben wird.
Dahingegen bietet sich an, beim Geradeausfahren das Elektro-Sperrventil 19 in
seiner Freigabestellung zu schalten, so dass die beiden Teilstäbe
des Stabilisators torsional entkoppelt sind.
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Bei
komplett mit dem Stabilisator integrierter Bauweise des Stellglieds 1 wird
die Hydraulik bzw. Pneumatik gegen Druckmittelverlust weitgehend
gesichert, und die jederzeit zuschaltbare Stabilisierungswirkung
ist in Verbindung mit dem stromlos geschlossenen Elektro-Sperrventil 19 gegeben.
In vorteilhafter Weise wird durch das Stellglied 1 erreicht, dass
die Verriegelung der Teilstäbe des Stabilisators ausschließlich
durch das Elektro-Sperrventil 19, zwei Rückschlagventile 21, 22,
sowie den Druckmittelspeicher 25 derart geschieht, dass
sich der Kolben 11 nach geschlossenem Elektro-Sperrventil 19 nur
noch in Richtung der zentralen Stellung bewegen kann. Darüber
hinaus bietet das Stellglied 1 Kosten-, Kraftstoff- sowie
Bauraumvorteile gegenüber allen voll aktiven und aus dem
Stand der Technik bekannten Systeme.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10245457
B3 [0003, 0004]