DE102009018889A1

DE102009018889A1 - Wankstabilisator mit Bremseinrichtung

Info

Publication number: DE102009018889A1
Application number: DE200910018889
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Grau
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-10-28

Abstract

Wankstabilisator eines Kraftfahrzeuges, mit einem zwischen zwei Stabilisatorabschnitten (1, 2) angeordneten Aktuator (3), dessen Rotor (5a) für eine Verdrehung der Stabilisatorabschnitte (1, 2) betätigbar ist, wobei eine auf den Rotor (5a) einwirkende Bremseinrichtung als Fliehkraftbremse (11) ausgebildet ist, die oberhalb einer kritischen Drehzahl eine Reibleistung zwischen dem Rotor (5a) und einem Stator (9) überträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs. Derartige Wankstabilisatoren verhindern ein unerwünschtes Wanken des Fahrzeugaufbaus eines mehrspurigen Kraftfahrzeuges beispielsweise bei Kurvenfahrten.
Aus DE 10 2007 006 546 A1 beispielsweise ist ein Wankstabilisator bekannt geworden, bei dem zwischen zwei Stabilisatorabschnitten ein Aktor angeordnet ist, dessen Rotor für eine Verdrehung der Stabilisatorabschnitte betätigbar ist. Dieser Wankstabilisator ist ferner mit einer auf den Rotor einwirkenden Bremseinrichtung versehen. Zu diesem Zweck ist ein Elektromotor und daran angeschlossener Aktor vorgesehen, wobei in einem Bremsmodus ein so genannter Kurzschluss Bremseffekt an den Motor abgegeben wird. Um zu vermeiden, dass beispielsweise aufgrund äußerer Kräfte die Stabilisatorabschnitte zueinander verdreht und somit unerwünscht hohe elektrische Spannung an den Motoranschlüssen des Elektromotors erzeugt wird, kann in dem genannten Bremsmodus des Aktors diese so erzeugte elektrische Energie innerhalb des Elektromotors verbraucht werden, wobei verhindert wird, dass ein Wechselrichter und ein Wandler dieser elektrischen Belastung ausgesetzt werden.
Aus DE 10 2005 054 798 A1 ist ein Wankstabilisator bekannt geworden, bei dem ein zwischen Stabilisatorabschnitten angeordneter Aktuator für eine Verdrehung dieser Stabilisatorabschnitte betätigbar ist. Die Aktuator umfasst auch einen Elektromotor. Für den Fall, dass die Energieversorgung des Elektromotors ausfällt, ist eine Blockiereinrichtung vorgesehen, die die beiden Stabilisatorabschnitte miteinander durch Formschluss verbindet. Ein freies Durchschwingen der Stabilisatorabschnitte ist somit unterbunden.
Aus EP 1 030 790 B1 ist ein Wankstabilisator bekannt geworden, bei dem für einen Notbetrieb die beiden Stabilisatorabschnitte mittels einer elektromechanischen Bremse miteinander verbunden werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Wankstabilisator nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln eine Überlastung des Aktuators vermieden werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Wankstabilisator gemäß Anspruch 1 gelöst. Dadurch, dass die Bremseinrichtung als Fliehkraftbremse ausgebildet ist, die eine Reibleistung zwischen dem Rotor und einem Stator überträgt, ist sichergestellt, dass bei Ausfall der Energieversorgung der Elektromotor im Generatorbetrieb unzulässig hohe elektrische Spannungen an den Motoranschlüssen unterbindet.
Fliehkraftbremsen zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, eine auf sie einwirkende Fliehkraft zu nutzen, um Brems- oder Reibflächen relativ zueinander verdrehbarer Teile aneinander zu drücken. Infolge der Andruckkraft kann eine weitere Verdrehung dieser Teile nur unter Verrichtung von Reibarbeit erfolgen.
Bei dem erfindungsgemäßen Wankstabilisator ist die Fliehkraftbremse eingekuppelt, überträgt also die Reibleistung zwischen Rotor und Stator oberhalb einer kritischen Drehzahl. Die Reibleistung nimmt zu, wenn die Drehzahl und somit eine auf Fliehkörper einwirkende Fliehkraft zunimmt. Denn als Folge der zunehmenden Fliehkraft werden die Reibflächen der teile oder Reibpartner zunehmend gegeneinander gedrückt. Unterhalb dieser kritischen Drehzahl ist die Fliehkraftbremse ausgekuppelt, es wird also keine Reibleistung übertragen.
Bei aktivierter Fliehkraftbremse wird eine ausreichend große Reibleistung zwischen dem Stator und dem Rotor übertragen, so dass diese Reibleistung nicht für die Erzeugung von elektrischer Leistung zur Verfügung steht. Der Elektromotor wird demzufolge im Generatorbetrieb nicht überlastet und die elektrischen Anschlüsse des Elektromotors werden keiner unzulässig hohen elektrischen Spannung ausgesetzt. Die hierbei entstehende Wärme kann beispielsweise über Kühlrippen am Stator oder an einem Gehäuse des Aktors abgeführt werden.
Im Sinne der Erfindung kann der Rotor durch eine Antriebs- oder Getriebewelle gebildet sein, insbesondere durch eine Motorwelle des Elektromotors. Wenn zwischen der Motorwelle des Elektromotors und der einen der beiden Stabilisatorabschnitte ein Getriebe zwischengeschaltet ist, kann ein Getriebeeingang an diese Motorwelle und ein Getriebeausgang an einem der beiden Stabilisatorabschnitte angeschlossen sein. In diesem Fall kann die Fliehkraftbremse direkt auf die Motorwelle des Elektromotors einwirken.
Als Stator kann im Sinne der Erfindung ein drehfest mit dem jeweils anderen Stabilisatorabschnitt verbundenes Teil dienen, insbesondere ein Gehäuse, in dem der Rotor untergebracht ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung können radial verlagerbare Fliehkörper der Fliehkraftbremse mit der Motorwelle des Elektromotors verbunden sein. Vorzugsweise handelt es sich hier um eine drehfeste Verbindung, wobei infolge einer einwirkenden Fliehkraft die Fliehkörper nach radial auswärts beschleunigt werden, um schließlich einen Reibkontakt mit dem Stator für die Erzeugung der erwünschten Reibleistung herzustellen.
Die Fliehkörper und der Stator können als Reibpartner füreinander ausgebildet sein, wobei die diese Rebpartner beispielsweise mit Bremsbelägen oder Reibflächen versehen sein können.
Der Stator kann ein die Fliehkörper aufnehmendes Gehäuse aufweisen, wobei dieses Gehäuse als Reibpartner für die Fliehkörper vorgesehen sein kann. Bei spielsweise kann das Gehäuse mit einer zylindrischen Reibfläche versehen sein, die an einer Bremshülse ausgebildet ist. Diese Bremshülse kann an dem Gehäuse gehaltert oder befestigt aber auch einstückig daran ausgebildet sein.
Vorzugsweise können die Fliehkörper entgegen einer Federkraft eines Federelementes nach radial auswärts unter Einwirkung einer Fliehkraft verlagerbar sein. Die Federkraft ist dabei vorzugsweise so eingestellt, dass ein Reibkontakt zwischen den Fliehkörpern und dem Stator solange unterbleibt, wie eine kritische Drehzahl des Rotors nicht überschritten wird.
Vorzugsweise ist der Aktor mit einem Untersetzungsgetriebe versehen, an dessen Getriebeeingang die Motorwelle und an dessen Getriebeausgang eine der beiden Stabilisatorabschnitte angeschlossen sind.
Vorzugsweise kann ein den Rotor aufnehmendes Gehäuse den Stator aufweisen, bilden, wobei der Stator an eine der beiden Stabilisatorabschnitte angeschlossen sein kann.
Die Einkuppeldrehzahl der erfindungsgemäßen Fliehkraftkupplung sowie die Größe und Gewicht der Fliehkörper werden erfindungsgemäß so eingestellt, dass im normalen Betrieb des Wankstabilisators keine Reibleistung über die Fliehkraftbremse aufgebaut wird.
Je nach Anwendungsfall kann die kritische Drehzahl durch Anpassung der Federverspannung oder durch Änderung eines Bremsdurchmessers angepasst werden. Beispielsweise kann das als Stator dienende Gehäuse einen Innendurchmesser aufweisen, der diesen Bremsdurchmesser darstellt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt zwei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Wankstabilisator und
2 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Fliehkraftbremse des Wankstabilisators gemäß 1.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wankstabilisator. Zwischen 2 Stabilisatorabschnitten 1, 2 ist ein Aktuator 3 wirksam angeordnet. Der Aktuator 3 ist für eine gezielte Verdrehung der Stabilisatorabschnitte 1, 2 zueinander vorgesehen.
Die beiden Stabilisatorabschnitte 1, 2 sind in Stabilisatorlagern 4 drehbar gelagert. Diese Stabilisatorlager 4 sind an einem hier nicht abgebildeten Fahrzeugaufbau eines mehrspurigen Kraftfahrzeuges befestigt.
Der Aktuator 3 weist einen Elektromotor 4 auf, dessen Motorwelle 5 an einen Getriebeeingang 6 eines Planetengetriebes 7 angeschlossen ist. Diese Motorwelle 5 bildet vorliegend einen Rotor 5a des Aktuators 3. Der Stabilisatorabschnitt 2 ist an einen Getriebeausgang 8 des Planetengetriebes 7 angeschlossen.
Der Stabilisatorabschnitt 1 ist an einen Stator 9 des Aktuators 3 angeschlossen, wobei dieser Stator 9 an einem den Rotor 5a aufnehmenden Gehäuse 10 gebildet ist.
Der Aktuator 3 umfasst ferner eine Fliehkraftbremse 11, die wirksam zwischen der Motorwelle 5 und dem Gehäuse 10 angeordnet ist. Diese Fliehkraftbremse 11 ist nachstehend mit bezug auf die 2 näher erläutert.
Der 2 kann entnommen werden, dass zwei diametral einander gegenüberliegende Fliehkörper 12 zwischen einer drehfest mit dem Gehäuse 10 verbundenen Bremshülse 13 einerseits und der Motorwelle 5 andererseits angeordnet sind. Auf der Motorwelle 5 ist ein Trägerteil 14 drehfest angeordnet, wobei dieses Trägerteil 14 die beiden Fliehkörper 12 aufnimmt. Die beiden Fliehkörper 12 ruhen mit Innenumfangsabschnitten 15 auf korrespondierenden Außenumfangsabschnitten 16 des Trägerteils 14. Die beiden Fliehkörper 12 werden über Zugfedern 17 aufeinander zu gefedert. Es ist auch denkbar, abweichende Anordnungen, bei denen andere Federelemente eingesetzt werden können. Unter der Zugkraft der Zugfedern 17 ist das Trägerteil 14 zwischen diesen beiden Fliehkörpern 12 eingespannt.
Die Bremshülse 13 ist an ihrem Innenumfang mit einer Reibfläche 18 versehen. Die beiden Fliehkörper 12 sind jeweils an ihrer der Reibfläche 18 zugewandten Seite mit einem Bremsbelag 19 versehen.
In der Abbildung gemäß 2 liegen die Fliehkörper 12 mit ihren Innenumfangsabschnitten 15 auf den Außenumfangsabschnitten 16 des Trägerteils 14 auf. Zwischen den Bremsbelägen 19 und der Reibfläche 18 der Bremshülse 13 ist ein Abstand eingestellt, so dass in dieser normalen Betriebsstellung keine Reibleistung über die Fliehkraftbremse 11 übertragen wird.
Wenn die beiden Stabilisatorabschnitte 1, 2 aufgrund einer Einwirkung von äußeren Kräften sehr schnell zueinander verdreht werden, und somit von außen eine Rotation der Motorwelle 5 erzwungen wird, überträgt die Fliehkraftbremse 11 oberhalb einer kritischen Drehzahl der Motorwelle 5 eine Reibleistung zwischen dem Rotor 5a und – über die Bremshülse 13 – dem Stator 9. Oberhalb der erwähnten kritischen Drehzahl erfahren die Fliehkörper 12 eine Fliehkraft, die größer ist als die Zugkraft der Zugfedern 17. Aufgrund dieses Kräfteungleichgewichts werden die beiden Fliehkörper 12 radial auswärts und weg von dem Trägerteil 14 verlagert, bis die Bremsbeläge 19 in Bremseingriff mit der Reibfläche 18 der Bremshülse 13 stehen. Im Bremseingriff wird eine Reibleistung zwischen dem Rotor 5 und dem Stator 9 übertragen, so dass die Drehzahl der Motorwelle 5 nicht nennenswert die kritische Drehzahl überschreiten kann.
Ist die kritische Drehzahl bekannt, kann auf einfache Art und Weise die Fliehkraftbremse 11 an die kritische Drehzahl durch geeignete Fliehkörpergewichte, den Durchmesser der Fliehkraftbremse und/oder der Federelemente angepaßt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Wankstabilisator verhindert die Fliehkraftbremse unzulässig hohe Drehzahlen der Motorwelle, so dass unzulässig hohe elektrische Spannungen an den elektrischen Anschlüssen des Elektromotors 4 vermieden sind.

1: Stabilisatorabschnitt
2: Stabilisatorabschnitt
3: Aktuator
4: Elektromotor
5: Motorwelle
5a: Rotor
6: Getriebeeingang
7: Planetengetriebe
8: Getriebeausgang
9: Stator
10: Gehäuse
11: Fliehkraftbremse
12: Fliehkörper
13: Bremshülse
14: Trägerteil
15: Innenumfangsabschnitt
16: Außenumfangsabschnitt
17: Zugfeder
18: Reibfläche
19: Bremsbelag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007006546 A1 [0002]
- DE 102005054798 A1 [0003]
- EP 1030790 B1 [0004]

Claims

Wankstabilisator eines Kraftfahrzeuges, mit einem zwischen zwei Stabilisatorabschnitten (1, 2) angeordneten Aktuator (3), dessen Rotor (5a) für eine Verdrehung der Stabilisatorabschnitte (1, 2) betätigbar ist, wobei eine auf den Rotor (5a) einwirkende Bremseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass diese als Fliehkraftbremse (11) ausgebildet ist, die eine Reibleistung zwischen dem Rotor (5a) und einem Stator (9) überträgt.
Wankstabilisator nach Anspruch 1, bei dem der Rotor (5a) durch eine Antriebs- oder Getriebewelle, insbesondere Motorwelle (5) eines Elektromotors (4) gebildet ist, wobei radial verlagerbare Fliehkörper (12) der Fliehkraftbremse (11) mit der Antriebs- oder Getriebewelle, insbesondere der Motorwelle (5) verbunden sind.
Wankstabilisator nach Anspruch 2, bei dem die Fliehkörper (12) und der Stator (9) als Reibpartner füreinander ausgebildet sind.
Wankstabilisator nach Anspruch 3, bei dem die Reibpartner mit Bremsbelägen (19) oder Reibflächen (18) versehen sind.
Wankstabilisator nach Anspruch 3, bei dem der Stator (9) ein die Fliehkörper (12) aufnehmendes Gehäuse (10) aufweist.
Wankstabilisator nach Anspruch 2, bei dem die Fliehkörper (12) entgegen einer Federkraft eines Federelementes radial auswärts verlagerbar sind.
Wankstabilisator nach Anspruch 2, bei dem der Aktuator (3) mit einem Untersetzungsgetriebe versehen ist, an dessen Getriebeeingang (6) die Motorwelle (5) und an dessen Getriebeausgang (8) einer der beiden Stabilisatorabschnitte (1, 2) angeschlossen sind.
Wankstabilisator nach Anspruch 1, bei dem ein den Rotor (5a) aufnehmendes Gehäuse (10) den Stator (9) aufweist, wobei der Stator (9) an eine der beiden Stabilisatorabschnitte (1, 2) angeschlossen ist.