DE102014201872A1

DE102014201872A1 - Fahrwrkstabilisator mit Drehmomentsensor

Info

Publication number: DE102014201872A1
Application number: DE102014201872.2A
Authority: DE
Inventors: Andrea Lottes
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrwerkstabilisator (1) mit zwei gegeneinander von einer Aktoreinheit (24) gegeneinander verdrehbaren Stabilisatorteilen (2) und einem ein Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorteilen (2) erfassenden, um eine Drehachse der Stabilisatorteile (2) an einem Flanschteil (7) eines Stabilisatorteils (2) angeordneten Drehmomentsensor (8). Um den Drehmomentsensor (8) bei Toleranzen des Verdrehwinkels bei aufeinander gefügten Stabilisatorteilen (2) in seinem optimalen Arbeitsbereich einsetzen zu können, ist der Drehmomentsensor (8) aus einem zweiteiligen Gehäuse (11) mit einem ersten, in einem vorgegebenen Verdrehwinkelbereich gegenüber dem Flanschteil (7) justierbaren Gehäuseteil (9) und einem zweiten, drehfest mit dem ersten Gehäuseteil (9) verbindbaren, ein Sensorelement (16) aufnehmenden zweiten Gehäuseteil (10) gebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Fahrwerkstabilisator mit zwei gegeneinander von einer Aktoreinheit gegeneinander verdrehbaren Stabilisatorteilen und einem ein Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorteilen erfassenden, um eine Drehachse der Stabilisatorteile an einem Flanschteil eines Stabilisatorteils angeordneten Drehmomentsensor.
Hintergrund der Erfindung
Gattungsgemäße Fahrwerkstabilisatoren dienen der Stabilisierung von Fahrwerken in Kraftfahrzeugen. Hierbei werden, beispielsweise in Kurvenfahrten des Fahrzeugs zwei Stabilisatorteile des Fahrwerkstabilisators mittels einer Aktoreinheit so gegeneinander verdreht, dass einer fliehkraftbedingten Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus entgegen gewirkt wird, indem dieser von einem kurvenäußeren Stabilisatorteil angehoben und einem kurveninneren Stabilisatorteil abgesenkt wird. Ein gattungsgemäßer Fahrwerkstabilisator ist beispielsweise aus der DE 10 2011 084 349 A1 bekannt. Zur Steuerung der Aktoreinheit ist ein Drehmomentsensor vorgesehen, welcher ein zwischen den Stabilisatorteilen wirksames Drehmoment erfasst. Die Stabilisatorteile werden hierbei anwendungsspezifisch vorgebogen. Aus fertigungstechnischen Gründen sind dabei Flanschteile der Stabilisatorteile zur Verbindung und Aufnahme der Aktoreinheit bereits vor dem Biegen dieser angebracht. Hierbei können beispielsweise durch den Biegeprozess Verdrehwinkeltoleranzen der Stabilisatorteile entstehen, wodurch der Drehmomentsensor möglicherweise nicht in einem optimalen Arbeitsbereich betrieben werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Fahrwerkstabilisators mit einem Drehmomentsensor insbesondere zur Verbesserung der Betriebsweise des Drehmomentsensors.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder. Der vorgeschlagene Fahrwerkstabilisator enthält zwei gegeneinander verdrehbare Stabilisatorteile, die abhängig vom Anwendungsfall vorgebogen sind und beispielsweise endseitig mit einem Radträger, Federbein oder dergleichen verbunden sind. Die Stabilisatorteile sind verdrehbar an einem Fahrzeugaufbau aufgenommen. Die anderen Enden der Stabilisatorteile sind koaxial zueinander angeordnet und bilden eine gemeinsame Drehachse. Diese Enden sind mit einer Aktoreinheit verbunden und von dieser gegeneinander verdrehbar. Hierzu kann an einem Stabilisatorteil ein Gehäuseteil zur Aufnahme der Aktoreinheit und das andere ein Flanschteil zur Verbindung mit einem Verdrehteil der Aktoreinheit aufweisen. Desweitern ist zwischen den beiden Stabilisatorteilen ein ein Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorteilen erfassender, um eine Drehachse der Stabilisatorteile an einem Flanschteil eines Stabilisatorteils angeordneter Drehmomentsensor vorgesehen. Um den Drehmomentsensor unabhängig von einer gegebenenfalls vorhandenen Verdrehwinkeltoleranz der Stabilisatorteile in seinem optimalen Arbeitsbereich betreiben zu können, ist der Drehmomentsensor aus einem zweiteiligen Gehäuse mit einem ersten, in einem vorgegebenen Verdrehwinkelbereich gegenüber dem Flanschteil justierbaren Gehäuseteil und einem zweiten, drehfest mit dem ersten Gehäuseteil verbindbaren, eine Sensoreinheit aufnehmenden zweiten Gehäuseteil gebildet. Dies bedeutet, dass der Drehmomentsensor gegenüber dem Flanschteil zum Ausgleich eines gegebenenfalls zwischen den Stabilisatorteilen vorhandenen Winkelversatzes verdrehbar ausgebildet ist und unter Berücksichtigung des Winkelversatzes gegen das Flanschteil so verdreht und in dieser Verdrehposition fixiert aufgenommen ist, dass ein Anschluss des Drehmomentsensors an das andere Stabilisatorteil in einer Nullposition, das heißt im Wesentlichen drehmomentfrei erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zur Bereitstellung einer verdrehbar fixierten Anordnung des Drehmomentsensors an dem Flanschteil eines Stabilisatorteils das erste Gehäuseteil mittels über den Umfang verteilter Langlöcher mit dem Flanschteil justierbar verschraubt. Aufgrund der Langlöcher kann innerhalb eines vorgegebenen Verdrehwinkels das erste Gehäuseteil gegenüber dem Flanschteil vor dem Festziehen von Befestigungsschrauben verdreht und damit an einen toleranzbedingten Winkelversatz der beiden Stabilisatorteile abgestimmt wie justiert werden. Nach dem Festziehen der Befestigungsschrauben wird ein Kraftschluss zwischen Flanschteil und erstem Gehäuseteil gebildet. Das zweite Gehäuseteil mit dem mit dem anderen Stabilisatorteil in Verbindung tretenden Sensorelement ist drehfest mit dem ersten Gehäuseteil verbunden.
In vorteilhafter Weise bilden die Gehäuseteile vor der Anordnung an dem Flanschteil eine vormontierte Baueinheit. Dies bedeutet, dass die Befestigungsmittel wie Befestigungsschrauben für das erste Gehäuseteil an dem Flanschteil bei befestigtem zweitem Gehäuseteil frei zugänglich, beispielsweise radial außerhalb der Befestigungsmittel für die Befestigung des zweiten Gehäuseteils auf dem ersten Gehäuseteil angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Gehäuseteil im Bereich der Befestigung und gegebenenfalls notwendigen Verdrehbereichen des ersten Gehäuseteils an dem Flanschteil entsprechende Ausnehmungen oder Ausschnitte aufweisen. Die Aktoreinheit ist beispielsweise als Hydraulikmotor oder in bevorzugter Weise als elektromechanischer Aktor beispielsweise mit einem Elektromotor und einem nachgeschalteten Getriebe wie Planetenwälzgetriebe, Planetengetriebe oder dergleichen ausgebildet. Die Steuerung der Aktoreinheit erfolgt mittels des Drehmomentsensors, der ein zwischen den Stabilisatorteilen anliegendes Drehmoment direkt oder indirekt erfasst. Hierzu kann von dem Drehmomentsensor ein sich abhängig von einem anliegenden Drehmoment änderndes magnetostriktives Verhalten erfasst werden. Beispielsweise kann das magnetische Verhalten eines mit elektromagnetischem Material versehenen, abhängig vom zwischen den Stabilisatorteilen angeordneten, elastisch verformten Bauteils ausgewertet werden. Um Teile zu sparen, können magnetisch aktive Elemente, beispielsweise das Flanschteil des Drehmomentsensors in einen Lastpfad der Stabilisatorteile integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Drehmomentsensor das Drehmoment mittels eines Dehnmessstreifens erfassen.
Alternativ oder zusätzlich zu einer direkten Ermittlung des Drehmoments zwischen den Stabilisatorteilen kann eine indirekte Ermittlung des Drehmoments bei bekannten Steifigkeiten anhand eines von dem Drehmomentsensor ermittelten Verdrehwinkels der Stabilisatorteile erfolgen. Die Ermittlung des Verdrehwinkels kann beispielsweise nach dem Hall-Prinzip, induktiv oder optisch erfolgen. Hierbei können absolut messende Sensorsysteme oder nach entsprechender Kalibration eines Referenzwinkels relative Winkelinkremente ausgewertet werden.
Um den Drehmomentsensor nach außen abzukapseln und widerstandsfähig gegenüber äußeren Einflüssen auszubilden, kann dieser in einem von zumindest einem Stabilisatorteil gebildeten Innenraum, beispielsweise einer Hülse, einem Gehäuse der Aktoreinheit und dergleichen aufgenommen sein. Das Sensorelement kann an dem zweiten Gehäuseteil formschlüssig, beispielsweise mittels Halte- oder Schnappnasen, Rast-, Bajonettverbindungen und dergleichen und/oder adhäsiv, beispielsweise mittels Klebstoff, Haftschaum und dergleichen aufgenommen sein.
Eine Verbindung des Flanschteils mit dem zugehörigen Stabilisatorteil kann formschlüssig, beispielsweise mittels einer Verzahnung und/oder als Pressverband ausgebildet sein. Die Stabilisatorteile können als Drehstabfedern ausgebildet sein oder Drehstabfedern enthalten.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen teilweise in Explosionsdarstellung dargestellten Fahrwerkstabilisator,
2 den zusammengebauten Teil des Fahrwerkstabilisators der 1,
3 eine Ansicht auf den Fahrwerkstabilisator der 1 und 2 vor der Montage der Aktoreinheit,
4 eine gegenüber der Ansicht der 3 geänderte Ansicht bei verdrehtem Fahrwerkstabilisator,
5 eine gegenüber den Ansichten der 3 und 4 geänderte Ansicht bei weiter verdrehtem Fahrwerkstabilisator und
6 ein Detail der 5.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die 1 zeigt den nur teilweise in Explosionsdarstellung dargestellten Fahrwerkstabilisator 1. Das als Drehstabfeder ausgebildete Stabilisatorteil 2 ist fahrzeugspezifisch vorgebogen und an dessen Ende 3 mittels der Öffnung 4 an einem nicht dargestellten Radträger befestigt. Mittels des Lagers 5 ist das Stabilisatorteil 2 verdrehbar an dem Fahrzeugaufbau aufgenommen. Das Stabilisatorteil 2 weist an dem dem Ende 3 gegenüberliegenden Ende das aufgepresste, mittels der Verzahnung 6 formschlüssig aufgenommene Flanschteil 7 auf, das den Drehmomentsensor 8 aufnimmt. Das Flanschteil 7 bildet die Schnittstelle zu der nicht dargestellten Aktoreinheit und das an dieser drehschlüssig befestigte, im Wesentlichen spiegelbildlich vorgebogene, zweite Stabilisatorteil.
Der Drehmomentsensor 8 weist das zweiteilig aus den Gehäuseteilen 9, 10 gebildete Gehäuse 11 auf, das als Baueinheit vor der Befestigung an dem Flanschteil 7 mittels der Befestigungsmittel 12 – hier Schrauben – zusammengebaut ist. Das erste Gehäuseteil 9 weist über den Umfang verteilte, radial außerhalb der Öffnungen 13 wie Innengewinde für die Befestigungsmittel 12 angeordnete Langlöcher 14 auf, an denen mittels der Befestigungsmittel 15 – hier Schrauben – das erste Gehäuseteil 9 begrenzt verdrehbar an den Öffnungen 26 wie Innengewinden des Flanschteils 7 aufgenommen werden kann. Abhängig von einem gegebenenfalls bestehenden Winkelversatz kann hierzu eine vorgegebene Einbau-Drehlage des ersten Gehäuseteils 9 und damit des Drehmomentsensors 8 eingestellt werden, die den Winkelversatz kompensiert, so dass bei fluchtender Ausrichtung der Stabilisatorteile ein drehmomentfreier Zustand in Form einer Nulllage oder -position des Drehmomentsensors 8 erzielt werden kann.
Auf dem zweiten Gehäuseteil 10 ist das Sensorelement 16 des Drehmomentsensors 8 aufgenommen.
Die beiden Gehäuseteile 9, 10 weisen jeweils einen axialen Ansatz 17, 18 auf, der jeweils gegebenenfalls unter Bildung eines Presssitzes in die Öffnungen 19, 20 eingebracht wird. Das Sensorelement 16 erstreckt sich in die Öffnungen 19, 20 und erfasst nach dem magnetostriktiven Messprinzip vom anliegenden Drehmoment abhängige Veränderungen des in den Leistungspfad integrierten Flanschteils 7.
Die 2 zeigt eine Ansicht eines Teils des Fahrwerkstabilisators 1 der 1 nach gefügtem Drehmomentsensor 8. Um freien Zugang auf die Befestigungsmittel 15 während einer Justierung des Gehäuseteils 9 auf dem Flanschteil 7 zu haben, weist das Gehäuseteil 10 radial außen im Bereich der Befestigungsmittel 15 Ausnehmungen 21 auf.
Die 3 bis 5 und das Detail Z der 5 in 6 zeigen Ausschnitte des Fahrwerkstabilisators 1 der 1 und 2 in unterschiedlichen Ansichten vor einem Fügen des Aktorgehäuses 23 auf dem Flanschteil 7. Dargestellt ist jeweils das nicht vollständig gezeigte Stabilisatorteil 2 mit dem Lager 5 und dem Flanschteil 7. An dem Flanschteil 7 ist die Verzahnung 22 gezeigt, die einen Formschluss mit dem Aktorgehäuse 23 der Aktoreinheit 24 bildet. Das Sensorelement 16 mit dem in den 5 und 6 einsehbaren Platinenteil 25 bildet die Schnittstelle zu einer nicht dargestellten Steuereinheit.
Bezugszeichenliste

1: Fahrwerkstabilisator
2: Stabilisatorteil
3: Ende
4: Öffnung
5: Lager
6: Verzahnung
7: Flanschteil
8: Drehmomentsensor
9: Gehäuseteil
10: Gehäuseteil
11: Gehäuse
12: Befestigungsmittel
13: Öffnung
14: Langloch
15: Befestigungsmittel
16: Sensorelement
17: axialer Ansatz
18: axialer Ansatz
19: Öffnung
20: Öffnung
21: Ausnehmung
22: Verzahnung
23: Aktorgehäuse
24: Aktoreinheit
25: Platinenteil
26: Öffnung
Z: Detail

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011084349 A1 [0002]

Claims

Fahrwerkstabilisator (1) mit zwei gegeneinander von einer Aktoreinheit (24) gegeneinander verdrehbaren Stabilisatorteilen (2) und einem ein Drehmoment zwischen den beiden Stabilisatorteilen (2) erfassenden, um eine Drehachse der Stabilisatorteile (2) an einem Flanschteil (7) eines Stabilisatorteils (2) angeordneten Drehmomentsensor (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor (8) aus einem zweiteiligen Gehäuse (11) mit einem ersten, in einem vorgegebenen Verdrehwinkelbereich gegenüber dem Flanschteil (7) justierbaren Gehäuseteil (9) und einem zweiten, drehfest mit dem ersten Gehäuseteil (9) verbindbaren, ein Sensorelement (16) aufnehmenden zweiten Gehäuseteil (10) gebildet ist.
Fahrwerkstabilisator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (9) mittels über den Umfang verteilter Langlöcher (14) mit dem Flanschteil (7) justierbar verschraubt ist.
Fahrwerkstabilisator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (9, 10) vor der Anordnung an dem Flanschteil (7) eine vormontierte Baueinheit bilden.
Fahrwerkstabilisator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor (8) ein abhängig von einem anliegenden Drehmoment sich änderndes magnetostriktives Verhalten erfasst.
Fahrwerkstabilisator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass magnetisch aktive Magnetelemente (25) des Drehmomentsensors (8) in einen Lastpfad der Stabilisatorteile (2) integriert sind.
Fahrwerkstabilisator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor das Drehmoment mittels eines Dehnmessstreifens erfasst.
Fahrwerkstabilisator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine indirekte Ermittlung des Drehmoments mittels eines Drehmomentsensors zur Erfassung des Verdrehwinkels zwischen den Stabilisatorteilen vorgesehen ist.
Fahrwerkstabilisator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor in einem von zumindest einem Stabilisatorteil gebildeten Innenraum aufgenommen ist.
Fahrwerkstabilisator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (16) an dem zweiten Gehäuseteil (10) formschlüssig und/oder adhäsiv aufgenommen ist.
Fahrwerkstabilisator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen dem Flanschteil (7) und dem zugehörigen Stabilisatorteil (2) formschlüssig und/oder als Pressverband ausgebildet ist.