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Die Erfindung betrifft einen Aktuator, insbesondere mit elektromechanischem Antrieb, und findet insbesondere in einem Stabilisator zum Ausgleich von Fahrzeugbewegungen Anwendung.
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Aus
EP 1 821 390 A2 ist ein elektrischer Antrieb für einen verstellbaren Stabilisator bekannt, umfassend ein Gehäuse, in dem ortsfest ein Stator und koaxial dazu ein Rotor und eine Elektronik zum Betrieb des elektrischen Antriebs angeordnet sind. Eine Leitungsverbindung ausgehend vom Stator führt durch einen Deckel des Gehäuses und wird von mindestens einem starren Bolzenelement gebildet.
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In der Druckschrift
DE 10 2008 000 148 A1 wird ein System, umfassend zumindest einen elektromechanischen Stabilisator, eine Drehzahl- und/oder Drehwinkelsensoranordnung und eine elektrische Verbindungstechnik, vorgeschlagen, welches ein einteiliges Gehäuse aufweist, in dem der Elektromotor zum Betrieb des zumindest einen elektromechanischen Stabilisators angeordnet ist, an das eine Anbaukomponente angebracht ist, wobei die Anbaukomponente einen Sensorkabelbaum mit integriertem Hochstromkabel und eine Baueinheit aufweist, die zumindest einen Messfühler zur Erfassung der Rotorlage des Elektromotors bzw. einen Drehwinkelsensor und/oder einen Drehzahlsensor sowie die elektrische Aufbau- und Verbindungstechnik zum Kontaktieren der Anschlussleitungen des Elektromotors umfasst.
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Eine Freischaltung des Aktuators ist bei den vorgenannten Lösungen nicht vorgesehen. Diese ist jedoch bei auftretenden Ungleichmäßigkeiten der Fahrbahn sinnvoll, damit ist ein individuelles Einfedern der Räder aufgrund von Fahrbahnunebenheiten möglich ist, so dass ein bei entsprechender Federabstimmung der Räder hoher Fahrkomfort erreichbar ist.
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Aus der Druckschrift
DE 19714565 A1 ist eine Stabilisatoranordnung bekannt, die einen Stabilisator, der mit einem Fahrzeugaufbau und Radführungsteilen wirkverbunden ist, und einen mittels eines Elektromotors antreibbaren Aktuator umfasst, durch den ein einem Wankmoment entgegenwirkendes Torsionsmoment des Stabilisators bereitstellbar ist, wobei als Aktuator eine längenverstellbare Teleskopeinheit vorgesehen ist, die einen Teleskopzylinder zur Aufnahme zumindest des Elektromotors und eines im Stellbetrieb mittels einer Blockiereinrichtung arretierbaren Kolbenkopf umfasst, wobei über ein Getriebe eine translatorische Bewegung einer sich gegen den Kolben kopfaxial abstützenden Kolbenstange durch Ansteuerung des Elektromotors einleitbar ist, aus der eine Längenänderung der Teleskopeinheit resultiert. Die Teleskopeinheit umfasst den Kolbenkopf und die Kolbenstange, wobei der Kolbenkopf im Teleskopzylinder mittels einer Blockiereinrichtung arretierbar ist Eine mögliche Ansteuerung des Aktuators besteht darin, dass der Kolben im unbestromten Zustand des Aktuators im Teleskopzylinder frei beweglich ist. Dieser im stromlosen Zustand frei schaltbare Aktuator weist einen komplizierten konstruktiven Aufbau und eine große Abmessung auf.
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In der Druckschrift
JP 60-234 171 A wird eine Variante zur Justage des Zahnflankenspiels zweier in Eingriff stehender Zahnräder beschrieben. Dazu erfolgt ein Drehen einer Exzenterachse und eines Exzenterzylinders um eine axiale Mitte der Antriebsachse, wobei die Zahnräder immer in Eingriff bleiben. Eine Entkoppung von Antriebswelle und Abtriebswelle ist mit dieser Lösung weder vorgesehen noch nahegelegt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aktuator, insbesondere mit elektromechanischem Antrieb, zu entwickeln, der einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und eine Freischaltung zur Entkopplung der Stabilisatorhälften gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Aktuator weist insbesondere einen elektromechanischen Antrieb und ein Gehäuse auf, wobei das durch einen Elektromotor bereitgestellte Antriebsmoment mittels eines Getriebes auf zwischen zwei mit den beiden Hälften eines Stabilisators verbundene Abtriebe des Aktuators übertragen wird und das Getriebe in Form eines Exzentergetriebes ausgebildet ist, dessen Antriebswelle mit dem Elektromotor antreibbar ist, wobei mit der Antriebswelle ein Gesamtexzenter antreibbar ist, auf dem umfangsseitig ein Antriebsrad mit einer ersten Außenprofilierung und einer dazu unterschiedlichen zweiten Außenprofilierung angeordnet ist, wobei im Arbeitszustand des Aktuators die Achse des Antriebsrades durch den Gesamtexzenter exzentrisch zu den Achsen der Abtriebe angeordnet ist und dadurch jeweils die erste Außenprofilierung des Antriebsrades mit einer Innenprofilierung eines ersten Abtriebes und die zweite Außenprofilierung mit einer zweiten Innenprofilierung des zweiten Abtriebes in Wirkverbindung stehen und dass diese Wirkverbindung durch Veränderung der Exzentrizität des Exzenters aufhebbar ist und somit beide Abtriebe frei relativ zueinander drehbar sind (Freischaltung).
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Dazu ist der Gesamtexzenter in einen mit der Antriebswelle verbundenen Antriebsexzenter und eine zwischen Antriebsexzenter und Antriebsrad angeordnete Exzenterbuchse geteilt derart, dass bei einer Relativdrehung zwischen Antriebsexzenter und Exzenterbuchse die Achse des Antriebsrades im Wesentlichen fluchtend zur Längsachse des Aktuators verstellbar ist und in dieser Position die Außenprofilierungen des Antriebsrades außer Wirkverbindung mit den Innenprofilierungen des ersten und zweiten Abtriebes sind.
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Zwischen dem Antriebsexzenter und der Exzenterbuchse ist mindestens ein Verriegelungselement vorgesehen, welches diese im Arbeitsszustand, in dem ein Drehmoment auf die beiden Abtriebe übertragen wird, zueinander so fixiert, dass sich deren Exzentrizität in einer ersten Position addiert und dadurch die Achse des Antriebsrades exzentrisch zur Achse der Abtriebe liegt, so dass die Wirkverbindung zu den Antrieben hergestellt ist und dass das Verriegelungselement zur Realisierung des Freilaufes die Verbindung zwischen Antriebsexzenter und Exzenterbuchse löst, so dass sich Antriebsexzenter und Exzenterbuchse soweit relativ gegeneinander verdrehen, dass sich in einer zweiten Position deren Exzentrizitäten im Wesentlichen aufheben, wodurch die Achse des Antriebsrades im Wesentlichen zentrisch zu den Abtrieben gestellt wird und die Wirkverbindung des Antriebsrades zu den Abtrieben aufgehoben wird. In dieser zweiten Position werden der Antriebsexzenter und die Exzenterbuchse ebenfalls bevorzugt durch das Verriegelungselement zueinander lagefixiert.
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Die Relativdrehung zwischen Antriebsextender und Exzenterbuchse zum Umschalten vom Arbeitszustand (erste Position) in den Freilauf (zweite Position) beträgt im Wesentlichen 180°. Das Verriegelungselement ist vorzugsweise magnetisch betätigbar.
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Durch diese Möglichkeit der Veränderung der Exzentrischen Lage des Antriebsrades kann einfach und schnell aus dem Übertragungsmodus in den Freilauf geschaltet werden.
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Eine Freischaltung der beiden Ausgänge des Aktuators ist insbesondere erforderlich zur Sicherheit bei Ausfall der Stromversorgung und zur Fahrkomforterhöhung bei Geradeausfahrt indem das Kopieren der Radbewegungen vermieden wird
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Vorteilhafter Weise sind zwischen den Außenprofilierungen des Antriebsrades und den Innenprofilierungen der Abtriebe das Drehmoment übertragende Wälzkörper angeordnet.
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Durch die Anwendung von Wälzkörpern wirkt bei dem Exzentergetriebe eine größere kraftübertragende Fläche als bei sonst üblicher Weise verwendeten Verzahnungen, wodurch es möglich ist, kleiner zu bauen oder bei gleicher Baugröße größere Momente zu übertragen.
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Weiterhin ist durch die Verwendung der zwischen den Profilierungen angeordneten Wälzkörper eine Reduzierung der Reibung und des Verschleißes zu verzeichnen, wodurch der Aktuator auch bei schnellen Lastwechseln eine hohe Lebensdauer aufweist.
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Das Antriebsrad des Exzentergetriebes weist dabei eine erste Außenprofilierung auf, die mit einer ersten Innenprofilierung des ersten Abtriebs über erste Wälzkörper zusammenwirkt. Weiterhin ist das Antriebsrad mit einer zweiten Außenprofilierung versehen, die unterschiedlich zu der ersten Außenprofilierung ist, wobei diese zweite Außenprofilierung über zweite Wälzkörper mit einer zweiten Innenprofilierung des zweiten Abtriebs zusammenwirkt. Durch die unterschiedlichen Paarungen zwischen
- – erster Außenprofilierung/ersten Wälzkörpern/erster Innenprofilierung des ersten Abtriebes und
- – zweiter Außenprofilierung/zweiten Wälzkörpern und zweiter Innenprofilierung des zweiten Abtriebes
erfolgt bei einer Drehung des Antriebsrades zwischen dem ersten Abtrieb und dem zweiten Abtrieb eine Relativdrehung. Dadurch wird ein Drehmoment/Torsionsmoment auf die Stabilisatorenden übertragen, wodurch diese gegeneinander verdreht und dadurch wiederum Fahrzeugbewegungen ausgeglichen werden, da der Stabilisator einerseits mit der Radaufhängung und andererseits mit der Karosserie/dem Aufbau verbunden ist.
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Vorzugsweise weisen die erste und die zweite Außenprofilierung unterschiedliche Nenndurchmesser und/oder unterschiedliche Profilgrößen auf und die ersten und zweiten Wälzkörper sowie die erste und zweite Innenverzahnung der Abtriebe sind dazu korrespondierend ausgebildet. Weiterhin sind zur Gewährleistung einer schlanken Bauform die erste Außenprofilierung und die zweite Außenprofilierung des Antriebsrades entlang einer Längsachse des Aktuators hintereinander angeordnet.
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Die Wälzkörper sind insbesondere in Form von Rollen ausgebildet. Zur Vermeidung von Laufgeräuschen werden zwischen dem Antriebsrad und ersten und zweiten Wälzkörpern Elemente (insbesondere Elastomerringe) angeordnet, die eine radial nach außen wirkende Vorspannkraft auf die Rollen übertragen, wodurch die ersten und zweiten Wälzkörper ständig gegen die entsprechenden Innenprofilierungen der Innenverzahnungen der beiden Abtriebe vorgespannt sind.
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Die rollenförmigen Wälzkörper werden an ihren beiden Enden in Halteringen geführt, die vorzugesweise ebenfalls schalldämmende Eigenschaften aufweisen. Anstelle der vorgenannt beschriebenen Wälzkörperverzahnung kann auch eine andere herkömmliche Verzahnung verwendet werden.
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Der erste Abtrieb des Exzentergetriebes, der mit der ersten Stabilisatorhälfte verbunden ist, kann entweder in Form einer Drehwelle bei feststehendem Gehäuse ausgebildet sein oder alternativ kann durch das Gehäuse eine erste Abtriebswelle gebildet werden. Der zweite Abtrieb des Exzentergetriebes ist in Form einer zweiten Abtriebswelle ausgebildet, die im Gehäuse drehbar gelagert ist.
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Zur Verbindung mit der ersten Stabilisatorhälfte weist die erste Abtriebswelle ausgangsseitig ein erstes Anschlusselement auf und analog ist die zweite Abtriebswelle ausgangsseitig mit einem zweiten Anschlusselement versehen, welches mit der zweiten Stabilisatorhälfte verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Verbindung zwischen erster Abtriebswelle und erster Stabilisatorhälfte und/oder die Verbindung zwischen zweiter Abtriebswelle und zweiter Stabilisatorhälfte mit einer Überlastsicherung in Form einer Rutschkupplung versehen, die die jeweilige Verbindung bei Überschreiten eines vorgegebenen Momentes durchrutschen lässt und bei Unterschreiten dieses Momentes wieder greift. Dadurch ist gewährleistet, dass der Aktuator und das System vor Überlast geschützt werden. Eine bevorzugte Variante ist dazu die Gestaltung der Verbindung zu den Stabilisatorhälften durch eine Längs- oder Querpressverbindung, wobei im Bereich der Verbindung eine Schicht, insbesondere eine Phosphatschicht angeordnet ist, die den Mikroformschluss zwischen der jeweiligen Abtriebswelle und der Stabilisatorhälfte gewährleistet und den bei der Pressverbindung auftretenden Kraftschluss bis zu dem vorgegebenen Moment überträgt. Wird das Moment überschritten, dreht die Verbindung zwischen mindestens einer Stabilisatorhälfte und dem Aktuator durch, bis das Moment wieder im zulässigen Bereich liegt.
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Vorteilhafter Weise ist zwischen der ersten Abtriebswelle in Form des Gehäuses und der ersten Stabilisatorhälfte eine Messanordnung zur Erfassung der Torsion zwischen erster Abtriebswelle und erster Stabilisatorhälfte angeordnet, wobei die Messanordnung insbesondere in Form eines Drehmomentensensors ausgebildet ist, dessen Ausgang mit einer Steuerungslogik gekoppelt ist, die das Motormoment in Abhängigkeit vom Torsionsmoment regelt. Dabei ist es möglich, eine Verdrehung der Ausgänge des Aktuators, die infolge Überlast entstanden ist, durch gegensinnige Drehung wieder in die gewünschte Ausgangslage zurückzuführen. Wird keine Torsion mehr über den Drehmomentensensor erfasst, befinden sich die Stabilisatorhälften in Bezug auf den Aktuator wieder in der erforderlichen Position.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Aktuator einer neuen Generation geschaffen, der bei einer geringeren Abmessung, wie sie bisher mit herkömmlichen Bauformen nicht realisierbar war, ein großes Aktuatormoment bereitstellt, eine Sicherung gegen Überlasst aufweist und eine Freischaltung beinhaltet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines Aktuators A,
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2 den Schnitt A-A gemäß 1,
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3 den Schnitt B-B gemäß 1,
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4 die Einzelheit X gemäß 1,
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5 Schnitt B-B durch den frei geschalteten Aktuator A,
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6 die Darstellung des Längsschnittes im Bereich einer ersten Variante der Verriegelung zwischen Antriebsexzenter und Exzenterbuchse,
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7 eine dreidimensionale Darstellung gemäß 6,
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8 die Einzelheit Z gemäß 7,
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9 die Darstellung des Längsschnittes einer zweiten Variante der Verriegelung zwischen Antriebsexzenter und Exzenterbuchse.
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In 1 wird ein Längsschnitt eines Aktuators A gezeigt, der rotationssymmetrisch aufgebaut ist und ein Gehäuse 1 aufweist, in welchem axial hintereinander ein Elektromotor 2 (nicht näher dargestellt) und ein Getriebe 3 angeordnet sind. Auf der Seite des Elektromotors 2 weist der Aktuator A ausgangsseitig eine erste Abtriebswelle 4 auf, die mit dem Gehäuse 1 fest verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ausgangsseitig eine zweite Abtriebswelle 5 vorgesehen. Das Gehäuse 1 und somit die erste Abtriebswelle 4 einerseits und die zweite Abtriebswelle 5 andererseits sind bei Betätigung des Elektromotors 2 und des Getriebes 3 relativ zueinander drehbar. Die erste Abtriebswelle 4 ist endseitig in Form eines Hohlwellenstumpfes ausgeführt und mit einer Bohrung 4.1 versehen, in welcher ein erstes Ende 6.1 einer ersten Hälfte eines Stabilisators (nicht dargestellt) sitzt. Die zweite Abtriebswelle 5 ist an ihrem nach außen weisenden Ende ebenfalls in Form eines Hohlwellenstumpfes ausgebildet und mit einer Bohrung 5.1 versehen, in welcher ein zweites Ende 6.2 der zweiten Hälfte des Stabilisators (nicht dargestellt) angeordnet ist. Die Enden 6.1, 6.2 sind dabei in den Bohrungen 4.1, 5.1 mittels einer Längspressverbindung befestigt, wobei entweder die Enden 6.1, 6.2 oder die Bohrungen 4.1, 5.1 mit einer Beschichtung insbesondere einer Phosphatschicht versehen sind, die den Mikroformschluss zwischen der jeweiligen Abtriebswelle 4, 5 und den Enden 6.1, 6.2 der Stabilisatorhälften gewährleistet und den durch die Pressverbindung wirkenden Kraftschluss nur bis zu dem vorgegebenen Moment überträgt, so dass eine Überlastsicherung gebildet wird, die die jeweilige Verbindung bei Überschreiten eines vorgegebenen Momentes löst und bei Unterschreiten dieses Momentes schließt. Dadurch wird eine Sicherheit bei Überlast gewährleistet.
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Die Welle 2.1 des Elektromotors 2 ist mit der Antriebswelle 3.1 des Getriebes 3 verbunden, welches als Exzentergetriebe ausgebildet ist. Auf der Antriebswelle 3.1 ist ein Antriebsexzenter 3.2 angeordnet, der hier einteilig mit der Antriebswelle 3.1 ausgebildet ist. Auf dem Antriebsexzenter 3.2 sitzt eine Exzenterbuchse 3.3 mittels welcher ein Antriebsrad 3.4, antreibbar ist.
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Eine erste Außenprofilierung 8 des Antriebsrades 3.4 korrespondiert über erste Wälzkörper 9 mit einer Innenprofilierung 10 des ersten Abtriebs 11, der innen am Gehäuse 1 ausgebildet ist, wodurch über das Gehäuse 1 eine Drehbewegung auf die erste Antriebswelle 4 übertragbar ist (s. auch 2). Zu der ersten Außenprofilierung 8 des Antriebsrades 3.4 unterschiedlich ausgebildet (geringerer Durchmesser, weniger Profilelemente) und axial versetzt ist die zweite Außenprofilierung 12 des Antriebsrades 3.4 vorgesehen, wobei die zweite Außenprofilierung 12 über zweite Wälzkörper 13 mit einer zweiten Innenprofilierung 14 des zweiten Abtriebes 15 korrespondiert (s. auch 3). Der zweite Abtrieb 15 ist mit der zweiten Abtriebswelle 5 fest verbunden, so dass eine Drehbewegung auf die zweite Abtriebswelle 5 übertragbar ist.
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Da die erste Getriebepaarung:
- – erste Außenprofilierung 8 des Antriebsrades 3.4/erste Wälzkörper 9/erste Innenverzahnung 10 des ersten Abtriebes 11 (= erste Abtriebswelle 4) und die zweite Getriebepaarung:
- – zweite Außenverzahnung 12 des Antriebsrades 3.4/zweite Wälzkörper 13/zweite Innenverzahnung 14 des zweiten Abtriebes 15 (= zweite Abtriebswelle 6) unterschiedlich dimensioniert sind, wird zwischen der ersten Abtriebswelle 4 und der zweiten Abtriebswelle 5 eine relative Drehbewegung erzeugt, wenn durch den Motor 2 das Getriebe 3 betätigt wird und wenn sich die Exzentrizitäten des Antriebsexzenters 3.2 und der Exzenterbuchse 3.3 addieren, denn nur dann ist das Antriebsrad 3.4 im Verhältnis zu den Abtrieben 11 und 15 exzentrisch gelagert und kämmt, wie aus den 1 bis 4 ersichtlich, in dieser ersten Position mit den Wälzkörpern 9 und 13.
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Die Wälzkörper 9, 13 sind in Form von Rollen ausgebildet und endseitig in Halteringen 17 (s. 4) aufgenommen, die eine axiale Fixierung übernehmen. Die ersten und zweiten Außenprofilierungen 8, 12 des Antriebsrades 3.4 und die ersten und zweiten Innenprofilierungen 10, 14 sind dem Durchmesser der Wälzkörper 9, 13 angepasst und im Wesentlichen von sich längs erstreckenden kreissegmentförmigen Mulden ausgebildet.
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Aus Figur den 2, 3 und 4 ist ersichtlich, dass zwischen der Exzenterbuchse 3.3 und dem Antriebsrad 3.4 zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Lager 16, 17 angeordnet sind, die eine Relativdrehung zwischen Exzenterbuchse 3.3 und Antriebsrad 3.4 ermöglichen. Weiterhin geht aus Darstellung 4 hervor, dass im Bereich der ersten Außenprofilierung 8 und im Bereich der zweiten Außenprofilierung 12 des Antriebsrades 3.4 jeweils zwei axial beabstandete Elastomerringe 18 angeordnet sind, die umfangsseitig in Ausnehmungen 19 des Antriebsrades 3.4 sitzen und eine radial nach außen wirkende Vorspannkraft auf die rollenförmigen Wälzkörper 9, 13 übertragen. Dadurch wird der Geräuschpegel beim Abwälzen der Getriebepaarungen auf ein Minimum reduziert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Aktuators besteht darin, dass die Verbindung zwischen der ersten Außenprofilierung 8 und der zweiten Außenprofilierung 12 des Antriebsrades 3.4 einerseits sowie der ersten und der zweiten Innenprofilierung 10, 14 des ersten und zweiten Abtriebes 11, 15 andererseits in einer zweiten Position trennbar ist, derart dass beide Abtriebe 11, 15 und somit beide Abtriebswellen 4, 5 frei relativ zueinander drehbar sind, indem die formschlüssige Verbindung zwischen Antriebsrad 3.4 und den ersten und zweiten Wälzkörpern 9, 13 gelöst wird, so dass praktisch eine „Freischaltung” des Aktuators A gewährleistet ist.
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Erfolgt eine Relativdrehung zwischen Antriebsexzenter 3.2 und Exzenterbuchse 3.3 um ca. 180° (siehe 5), hebt sich deren Exzentrizität praktisch auf, so dass die erste Außenprofilierung 8 und die zweite Außenprofilierung 12 des Antriebsrades 3.4 im Wesentlichen mittig zu den Innenprofilierungen 10, 14 der Abtriebe 11, 15 liegen und nicht mehr im Eingriff mit den ersten und zweiten Wälzkörpern 9, 13 (Rollen) stehen.
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Dadurch können sich die erste Abtriebswelle 4 und die zweite Abtriebswelle 5 frei gegeneinander verdrehen. Dabei ist der Aktuator stromlos (FailSafe-Zustand).
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Werden der Antriebsexzenter 3.2 und die Exzenterbuchse 3.3 wieder so in die erste Position gedreht, dass sich deren Exzentrizität addiert, wird das auf der Exzenterbuchse 3.3 gelagerte Antriebsrad 3.4 wieder exzentrisch verschoben, so dass dessen Außenprofilierungen 10, 14 wieder mit den Wälzkörpern in Eingriff gelangen und ein Drehmoment auf die Abtriebe 11, 15 übertragen wird, wodurch eine Relativdrehung zwischen erster Abtriebswelle 4 und zweiter Abtriebswelle 5 erfolgt. Durch die unterschiedlichen relativen Drehbewegungen der Abtriebswellen 4, 5 werden die Stabilisatorhälften, deren Enden 6.1, 6.2 mit den Abtriebswellen 4, 5 verbunden sind, relativ zueinander verdreht. Da der Stabilisator einerseits am Fahrzeug und andererseits an der Karosserie/am Aufbau befestigt ist (nicht dargestellt) sind durch eine Relativdrehung beider Stabilisatorhälften Fahrzeugbewegungen ausgleichbar. Der Aktuator weist dazu eine Steuerelektronik auf, die mit der Bordelektronik/Motorelektronik des Fahrzeuges in Verbindung steht.
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Alternativ ist es auch möglich, dass in der Art einer herkömmlichen Verzahnung die erste Außenprofilierung 8 des Antriebsrades 3.4 direkt mit der ersten Innenverzahnung 10 des ersten Abtriebes 11 (= erste Abtriebswelle 4) und die und die zweite Außenverzahnung 12 des Antriebsrades 3.4 mit der zweiten Innenverzahnung 14 des zweiten Abtriebes 15 (= zweite Abtriebswelle 6) korrespondieren, so dass auf die Wälzkörper 9, 13 verzichtet werden kann.
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Die Relativdrehung zwischen Antriebsexzenter 3.2 und Exzenterbuchse 3.3 kann durch einen Betätigungs- und Verriegelungsmechanismus erfolgen, mit dem diese trennbar und in den geforderten, im Winkel von 180° versetzten Positionen (in der ersten Position und der zweiten Position) wieder verriegelbar sind.
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Bevorzugt erfolgt dies durch mindestens einen im Wesentlichen axial betätigbaren Bolzen, der den Antriebsexzenter und die Exzenterbuchse in den zwei Positionen zueinender drehfest fixiert.
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Eine mögliche Variante dazu ist aus den 4 bis 7 ersichtlich. Die Entriegelung erfolgt hier magnetisch und unter Verwendung einer Schenkelfeder 20 (6)., die zwischen Antriebsexzenter 3.2 und Exzenterbuchse 3.3 sitzt und auf diese nach dem Entriegeln ein Drehmoment überträgt, so dass eine Relativdrehung zwischen Antriebswelle 3.2 und Exzenterbuchse 3.3 erfolgt, bis die Freilaufposition erreicht ist. Die Entriegelung weist einen axial betätigbaren Bolzen in Form eines Schließbolzens 21 auf, der mittels eines Befestigungselements 21.1 am Antriebsexzenter 3.2 angeordnet und entgegen der Federkraft einer Rückstellfeder 22 mittels eines Magneten 23 durch eine Schiebemuffe 23.1 axial betätigbar ist. Der Schließbolzen 21 weist in Richtung zur Stirnseite 3.3' der Exzenterbuchse 3.3 einen eine erste Anlaufschräge 21.3' und eine zweite Anlaufschräge 21.4' auf. An der Exzenterbuchse 3.3 sind in Bereich deren Stirnseite 3.3' ein erster Verriegelungsbolzen 24 und ein zweiter Verriegelungsbolzen 25 angeordnet und mittels jeweils einer Druckfeder 26 axial vorgespannt. In der dargestellten Position sind die Verriegelungsbolzen 24, 25 an den Anschlägen 21.3 und 21.4 des Schließbolzens 21 radial lagefixiert, so dass sich Antriebsexzenter 3.2 und Exzenterbuchse 3.3 in einer fixierten Lage befinden, in welcher sich deren Exzentrizität addiert. Soll eine Freischaltung realisiert werden, wird durch die Betätigung des Magneten 23 der Schließbolzen 21 axial von der Exzenterbuchse 3.3 wegbewegt, wodurch die Verriegelungsbolzen 23, 25 außer Eingriff mit den Anschlägen 21.3, 21.4 des Schließbolzens 21 gelangen. Durch die Wirkung der Schenkelfeder 20 verdreht sich nun die Exzenterbuchse 3.3 auf dem Antriebsexzenter 3.2 soweit (ggf. auch gegen einen nicht dargestellten Anschlag), dass sich deren Exzentrizitäten aufheben und die Wirkverbindung des Antriebsrades zu den Abtrieben (nicht dargestellt) unterbrochen wird. Soll die Wirkverbindung wieder hergestellt werden, so wird durch Ausschalten des Magneten 23 der Schließbolzen 21 durch die Rückstellfeder 22 wieder in Richtung zur Stirnseite 3.3' der Exzenterbuchse 3.3 bewegt. Da sich Antriebsexzenter 3.2 und Exzenterwelle 3.3 beim Einschalten des Elektromotors relativ zueinander verdrehen gelangen die Verriegelungsbolzen 24, 25, nachdem sie entgegen der Federkraft der Druckfeder 26 über die entsprechenden Anlaufschrägen gelaufen sind, in ihre am Schließbolzen 21 ausgebildete Verriegelungsposition, die durch die Anschläge 21.3 und 21.4 bestimmt wird und es ist wieder ein Drehmoment auf die Abtriebe bzw. Antriebswellen übertragbar.
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Gemäß 9 wird die Relativdrehung zwischen Antriebsexzenter 3.2 und Exzenterbuchse 3.3 durch einen Betätigungs- und Verriegelungsmechanismus realisiert, der in der Art einer Wippe 30 ausgebildet ist. Diese Wippe 30 ist mit dem Antriebsexzenter 3.2 drehfest verbunden und weist zwei axial betätigbare Bolzen in Form eines ersten Verriegelungsbolzens 31.1, und eines zweiten Verriegelungsbolzens 31.2 auf, die im Winkel von 180° versetzt zueinander angeordnet und so schwenkbar auf der Antriebswelle bzw. dem Antriebsexzenter gelagert sind, dass bei einer axialen Vorwärtsbewegung des ersten Verriegelungsbolzens 31.1 der zweite Verriegelungsbolzen 31.2 eine axiale Rückwärtsbewegung um den gleichen Betrag vollführt und umgekehrt. Die axiale Betätigung erfolgt ebenfalls über einen Magneten, der in 9 nicht dargestellt ist. Bei dessen Betätigung wird entweder der erste oder der zweite Verriegelungsbolzen 31.1, 31.2 mit der Exzenterbuchse 3.3 in Wirkverbindung bzw. in Eingriff gebracht. In 9 ist der erste Verriegelungsbolzen 31.1 ausgerückt und der zweite Verriegelungsbolzen 31.2 eingerückt. Der Antriebsexzenter 3.2 weist in Richtung zur Wippe 30 einen Mitnehmer 32 mit axialen um 180° zueinander versetzten Führungsbohrungen 33 auf, in denen der erste und zweite Verriegelungsbolzen 31.1, 31.2 axial geführt werden. Die Exzenterbuchse 3.3 weist ein Ausgleichsgewicht 34 auf, in welches der erste oder der zweite Bolzen einrasten. Das Ausgleichsgewicht 34 dreht sich zur Änderung des Betriebszustandes um 180° und verrastet entweder mit dem ersten Verriegelungsbolzen 31.1 in der ersten Position, in welche sich die Exzentrizitäten von Antriebsexzenter 3.2 und Exzenterbuchse 3.3 addieren und ein Drehmoment zwischen der ersten und der zweiten Stabilisatorhälfte erzeugt wird oder das Ausgleichsgewicht 34 verrastet mit dem zweiten Verriegelungsbolzen 31.2 in der zweiten Position, in welcher sich die Exzentrizitäten aufheben und ein Freigang zwischen der ersten und der zweiten Stabilisatorhälfte realisiert wird. In der 9 wurde der erste Verriegelungsbolzen 31.1 aus der Verriegelungsposition mit dem Ausgleichsgewicht 34 hier nach links durch dem nicht dargestellten Magneten bewegt, wodurch ein axialer Vorsprung 35 des Ausgleichsgewichts 34 außer Eingriff mit einer korrespondierenden Ausnehmung 36 des ersten Verriegelungsbolzens 31.1 gelangt ist. Nun kann sich die Exzenterbuchse 3.3 relativ zum Antriebsexzenter 3.2 um 180° drehen, so dass der Vorsprung 35 des Ausgleichsgewichtes 34 in die Ausnehmung 37 des zweiten Verriegelungsbolzens 31.2 eingreift. Die Axialbewegung der Wippe 30 entgegen der Kraftrichtung des Magneten wird durch eine Rückstellfeder 38 realisiert.
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Neben den zwei vorgenannten Ausführungsbeispielen zur Verriegelung und Entriegelung von Antriebsexzenter und Exzenterbuchse sind auch andere Varianten möglich.
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Vorteilhafter Weise wird zur Messung der Torsion eine entsprechende Messanordnung vorgesehen, die mit einer Steuerungslogik gekoppelt ist, die das Motormoment in Abhängigkeit vom Torsionsmoment regelt. Dazu wird z. B. zwischen der ersten Abtriebswelle 4 in Form des Gehäuses 1 und dem ersten Ende 6.1 der ersten Stabilisatorhälfte eine Messanordnung zur Erfassung der Torsion zwischen erster Abtriebswelle 4 und erster Stabilisatorhälfte 6.1 angeordnet (nicht dargestellt), wobei die Messanordnung insbesondere in Form eines Drehmomentensensors ausgebildet ist, dessen Ausgang mit der Steuerungslogik gekoppelt ist. Diese Messanordnung kann beispielsweise in einer röhrenförmigen Ausformung des Gehäuses bzw. an der Stirnseite des Gehäuses angeordnet sein. Alternativ ist es auch möglich, zur Erfassung der Torsion eine Messanordnung vorzusehen, die auf Basis der inversen Magnetostriktion arbeitet. Dazu wird ein Bereich des Stabilisators, der auf Torsion beansprucht wird (z. B. das erste Stabilisatorteil 6a) mit einer Magnetisierung versehen bzw. magnetisiert. Der Bereich wird von einer Buchse umringt, in welcher eine Spulenanordnung integriert ist. Wird der entsprechende Bereich des Stabilisators auf Torsion beansprucht, so ändert sich aufgrund dieser mechanischen Spannungen im magnetisierten Bereich die Magnetisierung. Dies wird über die Spulenanordnung erfasst und als Maß für die Torsionsbeanspruchung ausgewertet. Dabei ist von großem Vorteil, dass die auf die Welle (z. B. das Stabilisatorteil 6a) wirkenden Kräfte sich nahezu linear auf das Magnetfeld auswirken, wodurch die Messung der Torsion mit einer sehr hohen Genauigkeit realisiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1821390 A2 [0002]
- DE 102008000148 A1 [0003]
- DE 19714565 A1 [0005]
- JP 60-234171 A [0006]
