DE102014203207A1

DE102014203207A1 - Aktuator eines elektromechanischen Wankstabilisators und Anordnung zur Befestigung eines Kühlkörpers am Gehäuse eines derartigen Aktuators

Info

Publication number: DE102014203207A1
Application number: DE102014203207.5A
Authority: DE
Inventors: Tomas Smetana
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2015-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator (01) für einen elektromechanischen Wankstabilisator mit zwei Stabilisatorteilen, wobei der Aktuator (01) die Stabilisatorteile mit Drehmomenten beaufschlagt, wobei der Aktuator (01) ein Gehäuse (02) und eine im Gehäuse (02) angeordnete Leistungselektronik (03) mit einem Kühlkörper (07) umfasst, und wobei der Kühlkörper (07) an seinem einem Ende über erste mechanische Befestigungselemente (09) am Gehäuse (02) befestigt ist. Der erfindungsgemäße Aktuator zeichnet sich dadurch aus, dass der Kühlkörper (07) an seinem anderen Ende über zweite mechanische Befestigungselemente (18) am Gehäuse (02) befestigt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur Befestigung eines Kühlkörpers am Gehäuse eines derartigen Aktuators.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für einen elektromechanischen Wankstabilisator gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur Befestigung eines Kühlkörpers an einem Gehäuse eines derartigen Aktuators.
Elektromechanische Wankstabilisatoren reduzieren die Wankbewegung eines Fahrzeugs, indem zwei Stabilisatorhälften zueinander aktiv verdreht werden und damit Kräfte bzw. Momente auf die jeweils gegenüberliegende Radaufhängung einer Fahrzeugachse aufgebracht werden. Auf diese Weise kann das Wanken des Fahrzeugs bei Fahrbahnunebenheiten und in Kurvenfahrten verringert werden. In Folge dessen erhöht sich der Fahrkomfort und das Fahrverhalten wird insgesamt sicherer und agiler. Elektromechanische Wankstabilisatoren umfassen zwei Stabilisatorhälften zwischen denen ein Aktuator angeordnet ist, der bei einer Verdrehung der beiden Stabilisatorhälften ein Rückstellmoment einstellt und die beiden Stabilisatorhälften zurückdreht, so dass ein erhöhtes Einfedern eines Rades wirksam unterbunden wird. Zum Betreiben des Aktuators wird eine im Aktuatorgehäuse integrierte Leistungselektronik benötigt. Die Leistungselektronik umfasst eine Leiterplatte mit elektronischen Bauelementen sowie einen Kühlkörper zum Kühlen der elektronischen Bauelemente. An die Leistungselektronik ist ein Stecker angeschlossen, welcher mittels Steckerschrauben an Aktuatorgehäuse und Kühlkörper befestigt ist. Die Steckerschrauben befinden sich hierbei lediglich an einem Ende des Kühlkörpers. Aufgrund von Toleranzen in der Verbindung zwischen der Leistungselektronik und der Aktuatorkontaktierung sowie des Aktuatorgehäuses kann es zu einer Schiefstellung der Leistungselektronik im Aktuatorgehäuse kommen. Der Kühlkörper der Leistungselektronik wird zwar mittels der Steckerschrauben zum Aktuatorgehäuse angezogen, trotzdem kann weiterhin eine Schiefstellung vorliegen. Gründe für die verbleibende Schiefstellung sind die Elastizität von Kühlkörper und Leiterplatte der Leistungselektronik kombiniert mit der sich nur an einem Ende des Kühlkörpers befindlichen Verschraubung des Steckers. Die Schiefstellung des Kühlkörpers im Aktuatorgehäuse führt zur Luftspaltbildung und damit zur Isolierung des Wärmeübergangs von der Leistungselektronik zum Aktuatorgehäuse in die Umgebung des Wankstabilisators. Somit kann die während des Betriebs in der Leistungselektronik entstehende Wärme nicht mehr nach Draußen abgeführt werden. Dies führt zu einem Anstieg der Temperatur in der Leistungselektronik, Derating und einer Reduzierung der Performance des Wankstabilisators.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Aktuator für einen Wankstabilisator zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Schiefstellung der Leistungselektronik zum Aktuatorgehäuse wirksam vermieden werden kann. Darüber hinaus soll auch eine Anordnung zur Befestigung eines Kühlkörpers am Gehäuse eines derartigen Aktuators zur Verfügung gestellt werden.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient ein Aktuator für einen elektromechanischen Wankstabilisator gemäß dem beigefügten Anspruch 1.
Der erfindungsgemäße Aktuator umfasst ein Gehäuse und eine im Gehäuse angeordnete Leistungselektronik mit einem Kühlkörper. Der Kühlkörper ist an seinem einen Ende über erste mechanische Befestigungselemente am Gehäuse befestigt. Erfindungswesentlich ist, dass der Kühlkörper an seinem anderen Ende über zweite mechanische Befestigungselemente am Gehäuse befestigt ist.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Aktuators besteht darin, dass durch die zusätzliche mechanische Befestigung des Kühlkörpers dieser an seinen beiden Enden sicher am Gehäuse fixiert ist. Somit kann eine exakte, großflächige Anlage des Kühlkörpers zum Gehäuse gewährleistet werden. Es besteht nicht mehr die Gefahr einer Schiefstellung von Kühlkörper und Leistungselektronik relativ zum Gehäuse und die damit verbundene Gefahr einer Isolierung des Wärmeübergangs von der Leistungselektronik zum Gehäuse in die Umgebung. Die zusätzliche Befestigung des Kühlkörpers hat weitere Vorteile. So wird die Leistungselektronik im Montageprozess des Aktuators vorab fixiert. Die während der Montage des Aktuators, insbesondere des Steckers, auftretenden Kräfte werden nicht mehr wie bisher in die Leistungselektronik übertragen, sondern von den zweiten mechanischen Befestigungselementen aufgenommen und ins Gehäuse abgeleitet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die zweiten mechanischen Befestigungselemente eine Schraube. Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen bei denen die Schraube als Stockschraube mit einem ersten und einem zweiten Gewindeabschnitt und einem zwischen den Gewindeabschnitten befindlichem Betätigungsabschnitt zum Eingriff für ein Schraubwerkzeug ausgebildet ist. Stockschrauben sind Befestigungsschrauben, die zur Befestigung eines Gegenstandes mittels einer Mutter an einem Bauelement dienen. Sie werden beispielsweise für die Befestigung von Leitungsösen an metallischen Gehäuseelementen verwendet.
Der erste Gewindeabschnitt der Stockschraube dient vorzugweise zur Befestigung des Kühlkörpers am Gehäuse. Am zweiten Gewindeabschnitt der Stockschraube ist bevorzugt ein Massebandkabel mittels einer in den zweiten Gewindeabschnitt eingreifenden Mutter befestigt. Die Stockschraube erfüllt somit zwei Funktionen. So dient sie einerseits zur zusätzlichen Fixierung des Kühlkörpers am Gehäuse. Andererseits übernimmt sie die Funktion der Massebandbefestigung. Bislang wurde das Masseband über einen zusätzlichen, am Gehäuse angeschweißten Pin befestigt. Auf diesen Pin kann bei der erfindungsgemäßen Lösung verzichtet werden, wodurch der Montageaufwand gesenkt werden kann.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Betätigungsabschnitt der Stockschraube als Sechskant ausgebildet. Mittels Maulschlüssel kann die Stockschraube in das Gehäuse geschraubt werden. Zusätzlich zum Sechskant besteht die Möglichkeit, die Stockschraube an ihrem außerhalb des Gehäuses befindlichem Ende beispielsweise mit einem Inbus- oder Torxantrieb zu versehen. Versagen diese Antriebsformen, kann die Stockschraube auch mit Hilfe gekonterter Muttern gedreht werden.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform umfassen die ersten Befestigungselemente zwei Steckerschrauben, welche zur Befestigung eines Steckers dienen. Die Leistungselektronik steht mittels Stecker über eine Anschlussleitung mit einem Steuergerät und / oder einer elektrischen Energiequelle in Verbindung.
Die Leistungselektronik umfasst nach einer vorteilhaften Ausführungsform Sensoren zur Erfassung von Temperatur, Rotorlage und / oder Drehmoment.
Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform umfasst die Leistungselektronik einen Bauteilträger zum Tragen einer die elektronischen Bauelemente aufnehmenden Leiterplatte.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Aktuators;
2 ein Detail X aus 1;
3 eine Schnittansicht eines Teilbereichs eines Aktuators nach dem Stand der Technik.
Zunächst soll anhand der 3 ein Aktuator nach dem Stand der Technik erläutert werden. Ein Aktuator 01 nach dem Stand der Technik wird bei elektromechanischen Wankstabilisatoren eingesetzt, wo er zur Beaufschlagung der Stabilisatorteile mit Drehmomenten dient. Er umfasst ein Gehäuse 02 und eine im Gehäuse 02 angeordnete Leistungselektronik 03. Die Leistungselektronik 03 beinhaltet einen Bauteilträger 04, welcher zum Tragen einer Leiterplatte 05 dient. Auf der Leiterplatte 05 sind elektronische Bauelemente angeordnet, die während des Betriebs des Aktuators 01 über einen Kühlkörper 07 gekühlt werden. Am Gehäuse 02 ist ein Stecker 08 mittels eines ersten mechanischen Befestigungselementes, beispielsweise zwei Steckerschrauben 09 befestigt. Die Leistungselektronik 03 steht mittels Stecker 08 über eine Leitung 10 mit einem Steuergerät (nicht dargestellt) bzw. einer elektrischen Energiequelle (nicht dargestellt) in Verbindung. Die Steckerschrauben 09 erstrecken sich zumindest teilweise durch den Kühlkörper 07 und fixieren diesen somit am Gehäuse 02.
3 kann entnommen werden, dass bei dem vorbekannten Aktuator 01 eine Schiefstellung (siehe Winkel ±Φ) der Leistungselektronik 05 zum Gehäuse 02 vorliegt. Diese Schiefstellung kann aus den Toleranzen in der Verbindung 12 zwischen der Leistungselektronik 03 und der Aktuatorkontaktierung 13 sowie des Gehäuses 02 resultieren. Die Schiefstellung des Kühlkörpers 07 im Gehäuse 02 führt zu einem Luftspalt 11 zwischen Kühlkörper 07 und Gehäuse 02. Dadurch bedingt findet kein bzw. nur ein verschlechterter Wärmeübergang von der Leistungselektronik 05 zum Gehäuse 02 in die Umgebung statt. Hierdurch kann es zu einem Temperaturanstieg in der Leistungselektronik 05, Derating und einer Performance-Reduzierung des Wankstabilisators kommen.
Am Gehäuse 02 ist ein Massebandkabel 14 mit Hilfe eines Pins 15 befestigt. Der Pin 15 ist mit dem Gehäuse 02 verschweißt und weist ein Gewinde auf, in welches eine zur Fixierung der Massebandkabels 14 dienende Mutter 17 eingreift.
Nachfolgend wird der erfindungsgemäße Aktuator anhand der 1 und 2 beschrieben. Der erfindungsgemäße Aktuator 01 unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten, aus dem Stand der Technik vorbekannten Aktuator durch eine mechanische Fixierung beider Enden des Kühlkörpers 07. An seinem ersten Ende ist der Kühlkörper 07 wiederum mittels der zur Befestigung des Steckers 08 dienenden Steckerschrauben 09 gehaltert.
Zur Fixierung des zweiten Endes des Kühlkörpers 07 dient ein als Stockschraube ausgeführtes zweites mechanisches Befestigungselement, nämlich eine Schraube 18. Die Schraube 18 besitzt einen ersten und einen zweiten Gewindeabschnitt 19, 20 sowie einen zwischen den beiden Gewindeabschnitten 19, 20 angeordneten Betätigungsabschnitt 22. Der erste Gewindeabschnitt 19 dient zur Befestigung der Kühlkörpers 07 am Gehäuse 02. Der zweite Gewindeabschnitt 20 wird zur Befestigung des Massebandkabels 14 benutzt und steht hierfür in Eingriff mit einer entsprechenden Mutter 17. Der Betätigungsabschnitt 22 ist vorzugsweise als Sechskant ausgeführt. Mittels Maulschlüssel kann die Schraube 18 in das Gehäuse 02 geschraubt bzw. bei Bedarf auch aus dem Gehäuse 02 heraus geschraubt werden. Zur Verhinderung eines selbsttätigen Lösens der Schraube 18, kann ein Federring 23 vorgesehen sein.
Durch die zusätzliche Fixierung des Kühlkörpers 07 am Gehäuse 02 wird eine Schiefstellung des Kühlkörpers 07 im Gehäuse 02 wirksam vermieden. Somit besteht nicht mehr die Gefahr, dass der Wärmeübergang zwischen Kühlkörper 07, Gehäuse 02 und Umgebung behindert werden kann.
Bezugszeichenliste

01: Aktuator
02: Gehäuse
03: Leistungselektronik
04: Bauteilträger
05: Leiterplatte
06
07: Kühlkörper
08: Stecker
09: Steckerschrauben
10: Leitung
11: Luftspalt
12: Verbindung Leistungselektronik Aktuatorkontaktierung
13: Aktuatorkontaktierung
14: Massebandkabel
15: Pin
16
17: Mutter
18: Schraube
19: erster Gewindeabschnitt
20: zweiter Gewindeabschnitt
21
22: Betätigungsabschnitt
23: Federring

Claims

Aktuator (01) für einen elektromechanischen Wankstabilisator mit zwei Stabilisatorteilen, wobei der Aktuator (01) die Stabilisatorteile mit Drehmomenten beaufschlagt, wobei der Aktuator (01) ein Gehäuse (02) und eine im Gehäuse (02) angeordnete Leistungselektronik (03) mit einem Kühlkörper (07) umfasst, und wobei der Kühlkörper (07) an seinem einen Ende über ein erstes mechanisches Befestigungselement (09) am Gehäuse (02) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (07) an seinem anderen Ende über ein zweites mechanisches Befestigungselement (18) am Gehäuse (02) befestigt ist.
Aktuator (01) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite mechanische Befestigungselement eine Schraube (18) umfasst.
Aktuator (01) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (18) eine Stockschraube ist mit einem ersten und einem zweiten Gewindeabschnitt (19, 20) und einem Betätigungsabschnitt (22) zum Eingriff für ein Schraubwerkzeug.
Aktuator (01) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gewindeabschnitt (19) zum Befestigen des Kühlkörpers (07) am Gehäuse (02) dient.
Aktuator (01) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gewindeabschnitt (20) zur Befestigung eines Massebandkabels (14) dient.
Aktuator (01) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (22) ein Sechskant ist, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Gewindeabschnitt (19, 20) befindet.
Aktuator (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungselement zwei Steckerschrauben (09) umfasst, welche zur Befestigung eines Steckers (08) dienen.
Aktuator (01) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass die Leistungselektronik (03) mittels Stecker (08) über eine Leitung (10) mit einem Steuergerät und / oder einer elektrischen Energiequelle in Verbindung steht.
Aktuator (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (03) Sensoren zur Erfassung von Temperatur, Rotorlage und / oder Drehmoment umfasst.
Anordnung zur Befestigung eines Kühlkörpers (07) an einem Gehäuse (02) eines Aktuators (01) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (07) an seinem einen Ende über ein erstes mechanisches Befestigungselement (09) am Gehäuse (02) und an seinem anderen Ende über ein zweites mechanisches Befestigungselement (18) am Gehäuse (02) befestigt ist.