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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Stabilisator für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Stabilisatoren sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Je nach Einsatzbereich eines Fahrzeugs werden sowohl einteilige als auch zweiteilige Ausführungsformen von Stabilisatoren eingesetzt. Der Mittelteil des Stabilisators ist drehbar am Aufbau des Fahrzeugs angebracht und die abgewinkelten Enden des Stabilisators, die als Hebel ausgebildet sind, werden mit dem Fahrwerk des Fahrzeugs verbunden. Bei Kurvenfahrten wirken die Stabilisatoren dem übermäßigen Wanken der Karosserie des Fahrzeugs entgegen. Generell strebt man aus Komfortgründen eine relativ weiche Radfederung an, hingegen aus Gründen der Fahrsicherheit und auch der Beladbarkeit eine relativ harte Achsfederung.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 039 816 A1 ist beispielsweise eine Stabilisatoreinheit für ein Fahrzeug bekannt, die einen Stabilisator, eine Anbindungseinheit zur Anbindung des Stabilisators an ein Fahrwerk eines Fahrzeugs und eine Kopplungseinheit zur Kopplung des Stabilisators an einen Aufbau des Fahrzeugs aufweist. Die Anbindungseinheit umfasst zwei jeweils einer Seite einer gefederten Fahrzeugachse zugeordnete Arme, die mit jeweils einem Radträger des Fahrwerks verbunden sind. Die Kopplungseinheit umfasst zwei an dem Aufbau des Fahrzeugs befestigbare Lager, in welchen der Stabilisator schwenkbar angeordnet ist. Des Weiteren weist die Stabilisatoreinheit in der Mitte des Stabilisators ein Überbrückungselement auf, das ab einem vorgebbaren Verdrehwinkel einen Längenabschnitt des Stabilisators überbrückt. Der Steifigkeitsverlauf ist über eine geometrische Gestaltung von Komponenten des Überbrückungselements einstellbar und damit vorbestimmt.
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In der
WO 2006/099848 A1 ist ein Aktuator für Geländefahrzeuge beschrieben, mit dem die Hälften eines Off-Road-Stabilisators im Gelände entkuppelt werden können, um eine maximale Achsverschränkung zu ermöglichen. Der Aktuator umfasst eine hydraulisch schaltbare Klauenkupplung und eine hydraulische Dämpfungseinheit. Diese ist mit einer hydraulischen Anlage zur Steuerung oder Regelung der Drücke in den Druck- und Saugräumen der Dämpfungseinheit verbunden. Die Hydraulik stellt in einer geöffneten Stellung der Kupplung eine Stabilisatorfederrate ein. Bei normalen Fahrbahnverhältnissen sind die Stabilisatorteile gekuppelt und das System verhält sich wie ein einteiliger Stabilisator. Im Gelände sind die Verriegelungsklauen der Kupplung außer Eingriff. In den Druck- und Saugräumen der Dämpfungseinheit werden hydraulische Kräfte erzeugt, die einer Verdrehbewegung der beiden Stabilisatorhälften entgegenwirken.
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Aus der Offenlegungsschrift
EP 1 314 588 A2 ist eine Stabilisatoranordnung für ein Fahrzeug bekannt, die einen zweiteiligen Stabilisator aufweist, wobei die ersten Enden der Stabilisatorhälften jeweils mit einer Radaufhängung einer Radachse eines Fahrzeugfahrwerks verbindbar sind. Ferner umfasst die Stabilisatoranordnung eine die beiden zweiten Enden der Stabilisatorhälften formschlüssig verbindende und trennende Kupplung mit zwei Kupplungselementen, die zwei Formschlusselemente aufweisen, welche bei getrennter Kupplung relativ zueinander verdrehbar sind. Des Weiteren ist in der Stabilisatoranordnung eine Betätigungseinrichtung für das Trennen der Kupplung vorgesehen. Die Formschlusselemente sind als Rastklinken ausgeführt und bilden zwei zusammenwirkende Verdrehblockiereinrichtungen. Jede Blockiereinrichtung wirkt in einer Relativdrehrichtung zwischen den beiden Stabilisatorhälften. In der entgegengesetzten Drehrichtung bildet diese einen Freilauf. Die Stabilisatorhälften können im gegeneinander verdrehten Zustand gekuppelt werden. Die auftretenden Fahrzeugbewegungen werden genutzt, um eine Rückstellung der Stabilisatorhälften in eine Grundstellung zu erreichen. Zum Entkuppeln wird ein Elektromotor eingesetzt, der über ein Planetengetriebe, eine Schaltkulisse und eine Betätigungsfeder auf die Rastklinken wirkt.
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In der Offenlegungsschrift
US 5,251,926 wird eine Kupplung für eine zweiteilige Stabilisatoreinheit beschrieben. Ein Gehäuse ist mit einer ersten Stabilisatorhälfte, die in eine erste Bohrung eingeführt ist, fest verbunden. In einer zweiten Bohrung wird ein Betätigungsstab geführt. Zwischen den beiden Bohrungen sind mehrere Stifte verschiebbar angeordnet. Wird der Betätigungsstab bewegt, so werden einzelne Stifte in die Nuten der zweiten Stabilisatorhälfe gedrückt. Diese Nuten weisen unterschiedliche Weiten auf. Die Position des Betätigungsstabes bestimmt, welche Stifte in die Nuten der zweiten Stabilisatorhälfte eintauchen. Die Nutweiten, die den betätigten Stiften zugeordnet sind, legen die Größe des möglichen Verdrehbereichs zwischen den beiden Stabilisatorhälften fest.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Stabilisatoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Kopplungseinheit als Trommelbremse ausgeführt ist. In besonders vorteilhafter Weise umfassen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Kopplungseinheit, mit welcher ein Stabilisator am Aufbau des Fahrzeugs fixiert werden kann, so dass auf weitere Bauteile und Lagerstellen verzichtet werden kann. Weiterhin kann hierdurch besonders vorteilhaft auf baulich einfache und kostengünstige Weise ein hoher Fahrkomfort und eine weiche Aufbaufederung von Fahrzeugen erzielt werden. Ein bereits vorhandener Stabilisator kann zusätzlich als Zusatzfeder für eine Vertikalfederung des Fahrzeugs genutzt werden. Für dieses Federelement entstehen somit keine zusätzlichen Kosten, und es wird kein zusätzlicher Einbauraum benötigt. Die Vertikalfederrate kann dadurch wahlweise von einem kleinen Wert, welcher durch sehr weich ausgelegte Vertikalfedern bestimmt ist, auf einen höheren Wert umgeschaltet werden, welcher sich aus der Parallelschaltung von Tragfedern und Stabilisator ergibt. Dadurch bieten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stabilisatoreinheit dem Fahrer in vorteilhafter Weise eine Wahlmöglichkeit zwischen einem Komfortmodus mit einer kleineren Vertikalfederrate und einem Sportmodus mit einer höheren Vertikalfederrate. Im Komfortmodus sind die Sitzbeschleunigungen gegenüber passiven Fahrwerken deutlich verringert, der Fahrkomfort ist erhöht. In vorteilhafter Weise kann hierdurch mit einfachen Systemen zur Niveauregulierung eine weiche Federung realisiert werden, um bei Beladung auftretende, große statische Einfederwege zu kompensieren. Die Beeinflussung von Wankverhalten und Steuertendenz als Grundfunktion des Stabilisators bleibt erhalten. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stabilisatoreinheit erfordern im Hinblick auf die Funktion der Trommelbremse in vorteilhafter Weise nur einen geringen Aufwand.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Stabilisatoreinheit möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Trommelbremse selbsthemmend ausgelegt ist. Diese auf der als Kupplung wirkenden Trommelbremse basierende selbsthemmende Konstruktion reduziert die Spannkraft in der Trommelbremse und ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sehr kostengünstige Realisierung einer selbsthemmenden Einrichtung mit Wirksamkeit in beiden Drehrichtungen. Das vorliegende System arbeitet mit kleinen Betätigungskräften und Betätigungsleistungen im selbsthemmenden Bereich. Besonders vorteilhaft ist, dass die Trommelbremse im geschlossenen Zustand zumindest mit einer Bremsbacke selbsthemmend wirksam sein kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Trommelbremse eine Trägerplatte, eine auf der Trägerplatte gelagerte Bremseinheit und eine die Trägerplatte und die Bremseinheit aufnehmende Trommel auf, welche von der Bremseinheit beaufschlagbar ist. Die Trägerplatte der Trommelbremse ist in vorteilhafter Weise ein Teil der Trommelbremse und dient zugleich als Basisbauteil für den Aufbau der Bremseinheit der Trommelbremse. Besonders vorteilhaft ist, dass Trommelbremsen einfach und billig herzustellen sind.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stabilisators sind die Trägerplatte fest mit dem Aufbau des Fahrzeugs und die Trommel fest mit dem Stabilisator des Fahrzeugs verbunden. Bei platzsparender und kostengünstiger Ausführung der Trommelbremse vereinen sich in der Trägerplatte der Trommelbremse in vorteilhafter Weise gleichzeitig mehrere Funktionen, indem die Trägerplatte der Trommelbremse mit nur einer Anbindung am Aufbau des Fahrzeugs zugleich eine Lagerstelle für die Trommelbremse und eine Lagerstelle für den Stabilisator bildet. Insbesondere entfällt eine ansonsten erforderliche Verbindung der beiden Bauteile am Aufbau des Fahrzeugs. Somit ist der Material- und Montageaufwand sehr gering.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Bremseinheit zumindest zwei in Wirkverbindung zueinander stehende Bremsbacken auf. In vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch eine gleichzeitige Ansteuerung von zwei Bremsbacken, welche je nach Verdrehwinkel bzw. Verdrehbewegung der Trommelbremse einzeln oder gemeinsam ihre Funktion erfüllen. Diese Bremseinheit ermöglicht eine sehr kostengünstige Realisierung einer selbsthemmenden Einrichtung mit Wirksamkeit in beiden Drehrichtungen. Bevorzugt ist die Bremseinheit durch ein geschlossenes Gehäuse der Trommelbremse gut vor Schmutz und vor korrosiven Einflüssen, wie zum Beispiel Wasser und Salze geschützt, so dass eine sichere Funktion der Bremsbacken in der Trommelbremse gewährleistet und ein Verschleiß und/oder eine Beschädigung der Bremseinheit werden vermieden können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Bremsbacken über eine Getriebeeinheit und/oder über eine Federeinheit beaufschlagbar. In vorteilhafter Weise wird durch eine Kopplung der beiden Bremsbacken mit der Getriebeeinheit erreicht, dass die beiden Bremsbacken beim Schließen eine gleich große Auslenkung erfahren und mit dem gleichen Kraftbetrag beaufschlagt werden. Die kompakte Bauweise der die Bremsbacken aufweisenden Bremseinheit und der Getriebeeinheit ermöglicht eine bauraumsparende Unterbringung dieser Bauteile in der Trommel der Trommelbremse. Bei der zusätzlichen oder alternativen Beaufschlagung der Bremsbacken durch die Federeinheit ergeben sich in vorteilhafter Weise ein geringer Bauraumbedarf und eine besonders kostengünstige Bauweise der Bremseinheit, da die Federeinheit entweder auf einfache Weise durch Einhängen an die Bremsbacken angebracht oder bereits bei der Vormontage der Bremseinheit vormontiert werden können. Somit übt die Federeinheit in besonders vorteilhafter Weise zuverlässig die Schließfunktion der Bremsbacken aus und schaltet bei einem Ausfall der Energieversorgung die Bremseinheit in einen sicheren Failsafe-Zustand, welcher den Reibkontakt der Bremsbacken mit der Trommel der Trommelbremse sicherstellt. Im bestromten Zustand wirkt die Federeinheit beim Öffnen der Bremseinheit der Rückstellung der Bremsbacken in den Öffnungszustand entgegen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Getriebeeinheit über eine Antriebseinheit antreibbar. Das hat den Vorteil, dass die Getriebeeinheit einen Verfahrweg der Bremsbacken über einen definierten Hub hinweg zulässt und dadurch zusätzlich einen Anschlag für die Bremseinheit bzw. die Bremsbacken der Bremseinheit bildet.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Bremsbacken drehbar auf der Trägerplatte gelagert. In vorteilhafter Weise stützen sich die beiden Bremsbacken bei der Drehbewegung und bei der Selbsthemmung an der jeweiligen Lagerstelle der Trägerplatte ab.
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Des Weiteren weist die Trommel zumindest teilweise an ihrem Innenumfang eine Reibfläche auf, die über Reibbeläge der Bremsbacken beaufschlagbar ist. In vorteilhafter Weise werden durch einen über die Getriebeeinheit eingeleiteten Schließvorgang beide Bremsbacken in entgegengesetzte gleich große Winkel ausgelenkt bis die Reibbeläge der Bremsbacken an der Reibfläche des Innenumfangs der Trommel anliegen. Das hat bei den unterschiedlichen Drehwinkellagen der Stabilisatoreinheit den Vorteil, dass beim Anlegen einer ersten Bremsbacke an der Reibfläche des Innenumfangs der Trommel kein größerer Verdrehwinkel der zweiten Bremsbacke über die Getriebeeinheit erfolgen kann und somit die zweite Bremsbacke keine weitere Verdrehung erfahren kann, wodurch eine Fehlfunktion ausgeschlossen werden kann.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der einzigen Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Figur zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Stabilisatoreinheit für ein Fahrzeug mit einem Stabilisator, einer Anbindungseinheit zur Anbindung des Stabilisators an ein Fahrwerk des Fahrzeugs und mit einer Trommelbremse als Kopplungseinheit zur Kopplung des Stabilisators an einen Aufbau des Fahrzeugs.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Figur zeigt einen schematischen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Stabilisatoreinheit 10 für ein Fahrzeug in einer Draufsicht mit einem einteilig ausgeführten Stabilisator 12. Die Stabilisatoreinheit 10 setzt sich aus einer hier nicht dargestellten Anbindungseinheit zur Anbindung des Stabilisators 12 an ein Fahrwerk eines Fahrzeugs und einer Kopplungseinheit 16 zur Kopplung des Stabilisators 12 an einen hier nicht dargestellten Aufbau des Fahrzeugs zusammen.
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Die Kopplung des Stabilisators 12 an den Aufbau des Fahrzeugs erfolgt üblicherweise im Bereich eines Rückens des Stabilisators 12. Wie bereits erwähnt wurde, ist der Stabilisator 12 über die Kopplungseinheit 16 an den Aufbau des Fahrzeugs angebunden, wobei die Kopplungseinheit 16 erfindungsgemäß als Trommelbremse ausgeführt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Trommelbremse 16 vorzugsweise selbsthemmend ausgelegt.
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Wie aus der Figur ersichtlich ist, weist die erfindungsgemäße Trommelbremse 16 eine Trägerplatte 18, eine auf der Trägerplatte 18 gelagerte Bremseinheit 20 und eine die Trägerplatte 18 und die Bremseinheit 20 aufnehmende Trommel 22 auf, welche von der Bremseinheit 20 beaufschlagbar ist. Die Trommel 22 ist als Hohlzylinder ausgeführt, wobei die Trägerplatte 18 vorzugsweise als eine eine Stirnseite des Hohlzylinders zumindest teilweise abdeckende Fläche ausgeführt ist. Die Trägerplatte 18 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel fest mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbunden.
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Die hohlzylinderförmige Trommel 22 umschließt die auf der Trägerplatte 18 angeordnete Bremseinheit 20, wobei die Trommel 22 drehbar an der Trägerplatte 18 gelagert ist. Die Trommel 22 ist fest mit dem Stabilisator 12 des Fahrzeugs verbunden und bildet somit eine Lagerstelle für den Stabilisator 12.
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Die Bremseinheit 20 weist zumindest zwei in Wirkverbindung zueinander stehende Bremsbacken 24.1, 24.2 auf, welche in Lagerstellen 42.1, 42.2 drehbar auf der Trägerplatte 18 gelagert sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Bremsbacken 24.1, 24.2 über eine Getriebeeinheit 26 beaufschlagbar, welche über eine Antriebseinheit 28 vorzugsweise einen Elektromotor angetrieben ist. Durch eine Kopplung der beiden Bremsbacken 24.1, 24.2 über die Getriebeeinheit 26 wird erreicht, dass die Hebelwinkel α der beiden Bremsbacken 24.1, 24.2 jeweils gleich groß sind. Die Getriebeeinheit 26 besteht in diesem Ausführungsbeispiel jeweils aus einem Ritzel 26.1a und 26.1b, einer Zahnstange 26.2a, 26.2b und einem Gegenlager 26.3a, 26.3b für die Zahnstange 26.2a und 26.2b. Die Getriebeeinheit 26 hat die Aufgabe einer Spreizeinrichtung, die die Bremsbacken 24.1, 24.2 definiert um ihre Lagerstelle 42.1, 42.2 dreht.
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Damit im unbestromten Zustand der Reibkontakt gesichert ist, können die Bremsbacken 24.1, 24.2 über eine Federeinheit 30 beaufschlagt werden. Die Federeinheit ist unterhalb der Drehachse der Stabilisatoreinheit 10 angeordnet und bildet einen Antagonisten zur Getriebeeinheit 26. Die Bremsbacken 24.1, 24.2 werden über die vom Elektromotor 28 angetriebene Getriebeeinheit 26 gegen die Rückstellkraft der Federeinheit 30 um einen Hebelwinkel α von innen gegen die Reibfläche 34 der Trommel 22 gedrückt.
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Wie aus der Figur weiter ersichtlich ist, weist die Trommel 22 zumindest teilweise an ihrem Innenumfang 32 eine Reibfläche 34 auf, welche über Reibbeläge 36.1, 36.2 der Bremsbacken 24.1, 24.2 beaufschlagt werden kann. Die Trommel 22 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei unterschiedlich großen Innenradien 38, 40 ausgeführt. Der Bereich mit dem kleinen Innenradius 38 bildet die Reibfläche 34 der Trommel 22. Durch die Wahl des Zentrierwinkels φ wird sichergestellt, dass bei einer Betätigung der Bremse 16 stets mindestens ein Reibbelag 36.1, 36.2 der Bremsbacken 24.1, 24.2 an der Reibfläche 34 der Trommel 22 zur Anlage kommt. Damit wird ein Anlegen der Bremsbacken 24.1, 24.2 an den reibflächenfreien Bereich bzw. an den Bereich mit dem großen Innenradius 40 der Trommel 22 ausgeschlossen. Im Unterschied zur Anwendung der Trommelbremse 16 als Fahrzeugbremse ist beim vorliegenden Einsatz der Trommelbremse 16 als Kopplungseinheit 16 zur Kopplung des Stabilisators 12 keine starke Erhitzung der Reibbeläge 36.1, 36.2 der Bremsbacken 24.1, 24.2 zu erwarten.
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Bei einer hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Trommel 22 zur Verringerung des erforderlichen Bauraums auch eine andere Form aufweisen, indem beispielsweise die Mantelfläche des Hohlzylinders teilweise offen ausgeführt ist. In diesem Fall kann der Bereich der Trommel 22 mit dem größeren Innenradius 40 entfallen. Die Trägerplatte 18 kann an diese fehlende Geometrie angepasst werden, um die Funktion der Trommel 22 mit dem größeren Innenradius 40 zu übernehmen.
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Im Folgenden wird die Funktion des Schließvorgangs der erfindungsgemäßen als Trommelbremse ausgeführten Kopplungseinheit 16 und die Einstellung des Fahrzeugniveaus während des Betriebs erläutert. Die Trommelbremse 16 wird in der Regel bei Beladung des Fahrzeugs, bei dynamischen Fahrmanövern mit Nick- oder Hubanregung, wie beispielsweise bei Bremsungen auf unebener Fahrbahn, und/oder wenn der Fahrer eine harte Fahrwerkeinstellung vorgibt, geschlossen.
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Zur Einleitung des Schließvorgangs wird der Elektromotor 28 beschleunigt, wodurch die Drehbewegung des Elektromotors 28 über die zwei kämmenden Ritzel 26.1a, 26.1b auf die Zahnstangen 26.2a, 26.2b und die Bremsbacken 24.1, 24.2 übertragen wird. Die Federeinheit 30, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zugfeder 30 ausgebildet ist, unterstützt diese Bewegung. Von der Drehwinkellage φ des Stabilisators 12 bzw. der Trommel 22 ist es abhängig, ob beide Bremsbacken 24.1 24.2 im Bereich des kleinen Innenradius 38 an der Trommel 22 anliegen, oder ob ein Reibbelag 36.1, 36.2 im Bereich des großen Innenradius 40 ohne Reibkontakt bleibt. Der kleine Innenradius 38 der Trommel 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als der Bereich der Trommel 22 zu verstehen, welcher an seinem Innenumfang 32 eine Reibfläche 34 aufweist, und der große Innenradius 40 der Trommel 22 bezeichnet den restlichen Bereich der Trommel 22, welcher an seinem Innenumfang 32 keine Reibfläche 34 aufweist.
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Der Hebelwinkel α der Bremsbacken 24.1, 24.2 ist so gewählt, dass in Drehrichtung 44 der Trommelbremse 16 entgegen dem Uhrzeigersinn bei der ersten Bremsbacke 24.1 nach Anlage an der Trommel 22 Selbsthemmung auftritt. Bei Drehrichtung 46 der Trommelbremse 16 in Uhrzeigersinn tritt bei dieser Bremsbacke 24.1 Selbstschwächung auf. Die zweite Bremsbacke 24.2 wirkt hingegen bei Drehrichtung 46 der Trommelbremse 16 in Uhrzeigersinn selbsthemmend.
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Die selbsthemmende Auslegung der ersten Bremsbacke 24.1 führt dazu, dass eine Drehung der Trommelbremse 16 in Drehrichtung 44 entgegen dem Uhrzeigersinn nur solange erfolgt, bis der Bereich des kleineren Innenradius 38 der Trommel 22 den Reibbelag 36.1 der ersten Bremsbacke 24.1 erreicht. Eine Drehung der Trommelbremse 16 in Drehrichtung 46 im Uhrzeigersinn wird hingegen auf Grund der selbstschwächenden Wirkung durch diese Bremsbacke 24.1 kaum gebremst.
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Umgekehrt ist eine Drehung der Trommel 22 in Drehrichtung 46 im Uhrzeigersinn nur solange möglich, bis der Bereich des kleineren Innenradius 38 der Trommel 22 den Reibbelag 36.2 der ebenfalls selbsthemmend ausgelegten, zweiten Bremsbacke 24.2 erreicht. Werden bei ein- und ausfedernden Rädern wechselnde Kräfte in die Enden des Stabilisators 12 eingeleitet, so führt die beschriebene Wirkungsweise zur Ausrichtung der Trommel 22 bzw. des Stabilisators 12 in der in der Figur gezeichneten Normallage des Stabilisators 12. Anschließend ist die Drehung dann in beiden Richtungen auch ohne Einleitung eines Moments des Elektromotors 28 und damit ohne Leistungsaufnahme gesperrt.
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Die beschriebene Drehung des Stabilisators 12 in eine Normallage ist beispielsweise erforderlich, wenn das Fahrzeug im weich geschalteten Zustand, bei abgekuppelten Stabilisatoren 12, bei ansteigender Straße beladen wird. In diesem Fall wird die Trommelbremse 16 zu Beginn des Beladungsvorgangs geschlossen. Die Drehlage des Stabilisators 12 ist dabei durch die veränderte Achslastverteilung an der Steigung beeinflusst. Befährt das Fahrzeug anschließend eine nicht ansteigende oder eine fallende Straße, so wäre die Fahrzeuglängsachse zur Fahrbahnoberfläche ohne Drehung des Stabilisators 12 geneigt. Die beschriebene Drehung des Stabilisators führt zu einer Anhebung oder Absenkung des Fahrzeugniveaus und stellt an beiden Fahrzeugachsen eine vorgegebene Fahrzeughöhenlage ein.
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Unter der Bedingung tan α < μmin des Hebelwinkels α ist eine Selbsthemmung gegeben. Dabei steht μmin für den kleinsten Reibwert der Paarung Reibbelag 36.1, 36.2 zu Reibfläche 34 der Trommel 22. Im Unterschied zur Anwendung der Trommelbremse 16 als Fahrzeugbremse ist beim vorliegenden Einsatz der Trommelbremse 16 als Schaltkupplung keine starke Erhitzung des Reibbelags 36.1, 36.2 zu erwarten. Es kann deshalb von einer vergleichsweise geringen Reibwertstreuung ausgegangen werden. Der Hebelwinkel α kann deshalb so gewählt werden, dass im auftretenden Reibwertstreubereich nur kleine Lösekräfte erforderlich sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist bei gegebenem Drehmoment die Lösekraft einer selbsthemmenden Trommelbremse 16 deutlich geringer als die Spannkraft einer nicht selbsthemmenden Ausführung. Die Kopplungseinheit 16 lässt sich im geschlossenen Zustand oder Sportmodus ohne Leistungsaufnahme des Elektromotors 28 und beim Halten des geöffneten Zustands oder Komfortmodus mit einer sehr geringen stationären Leistungsaufnahme des Elektromotors 28 betreiben.
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Im Folgenden wird die Funktion des Öffnungsvorgangs der erfindungsgemäßen Kopplungseinheit 16 während des Betriebs erläutert. Die Trommelbremse 16 wird geöffnet, falls der Fahrer eine weiche Fahrzeugfederung vorgibt, das Fahrzeug dabei unbeladen ist und/oder momentan nur eine geringe Nick- oder Hubanregung auftritt.
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Zur Einleitung des Öffnungsvorgangs der Trommelbremse 16 wird der Elektromotor 28 mit umgekehrter Stromrichtung bestromt. Die Getriebeeinheit 26 und die Bremsbacken 24.1, 24.2 führen eine gegenüber dem Schließvorgang umgekehrte Drehbewegung aus. Die Bewegung der Getriebeeinheit 26 endet, sobald die Bremsbacken 24.1, 24.2 hier nicht dargestellte Anschläge der Trägerplatte 18 erreichen. Der geöffnete Zustand wird durch den bestromten Elektromotor 28 gegen die geringe Kraft der Zugfeder 30 gehalten. Die dazu erforderliche Leistungsaufnahme ist ebenfalls nur gering.
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Eine kleine Baugröße des Elektromotors 28 bzw. der Getriebeeinheit 26 lässt sich durch eine Auslegung erreichen, bei der die Öffnung der Bremseinheit 20 der Trommelbremse 16 nur unter geringem Moment des Stabilisators 12 und damit bei kleinen Lösekräften erfolgt. Die Umschaltung in den weichen Zustand der Fahrzeugfederung wird auf sehr ebener Fahrbahn zunächst nicht durchgeführt. Dies wird vom Fahrer jedoch nicht wahrgenommen, da die auftretenden Fahrzeugbewegungen nur sehr klein sind. Trifft das Fahrzeug auf Fahrbahnunebenheiten, so führen die sich einstellenden Fahrzeugbewegungen zur kurzzeitigen Entlastung des Stabilisators 12. Durch die Bestromung des Elektromotors 28 wird sichergestellt, dass die Bremseinheit 20 der Trommelbremse 16 während einer solchen Entlastung öffnet.
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Im Folgenden wird die Funktion des Failsafe-Zustands der erfindungsgemäßen Kopplungseinheit 16 während des Betriebs erläutert. Bei einem Ausfall des Energiebordnetzes wird der Elektromotor 28 nicht mehr bestromt. Die Zugfeder 30 ist so ausgelegt, dass eine Schließbewegung der Trommelbremse 16 mit geringer Dynamik eingeleitet wird. Ist der Stabilisator 12 der Trommelbremse 16 bereits in Normallage, so liegen beide Bremsbacken 24.1, 24.2 im Bereich des kleinen Innenradius 38 an der Reibfläche 34 der Trommel 22 an. Bei ausgelenktem Stabilisator 12 kommt ein Reibbelag 36.1, 36.2 im Bereich des kleinen Innenradius 38 zur Anlage, der zweite Reibbelag 36.1, 36.2 im Bereich des großen Innenradius 40. Sobald Fahrzeugvertikalbewegungen auftreten wird der Stabilisator durch die beschriebene selbsthemmende und selbstschwächende Wirkungsweise, siehe hierzu die Ausführungen zum Schließvorgang, in die Normallage des Stabilisators gedreht. In beiden Fällen wird der ausgerichtete Stabilisator 12 gehalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005039816 A1 [0003]
- WO 2006/099848 A1 [0004]
- EP 1314588 A2 [0005]
- US 5251926 [0006]
