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Die Erfindung betrifft ein Schwenkmotorgetriebe für ein Wankstabilisierungssystem eines Kraftfahrzeuges, mit mindestens einer Planetenstufe, welche als Komponenten ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad aufweist, wobei mindestens ein Federelement vorgesehen ist, über welches Schallemissionen durch Zahneingriffe der Komponenten im Zuge von Lastwechseln reduzierbar sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Wankstabilisierungssystem mit einem vorgenannten Schwenkmotorgetriebe.
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Wankstabilisierungssysteme kommen bei Kraftfahrzeugen zur Wankregulierung und Reduzierung von Karosserieneigungen bei Kurvenfahrten zur Anwendung. Im einfachsten Fall wird ein Wankstabilisierungssystem hierbei durch einen U-förmigen Stabilisatorstab gebildet, welcher mit einem sogenannten Stabilisatorrücken über Schulterlager seitens des Fahrzeugaufbaus angebunden ist, während ausgehend von dem Stabilisatorrücken Stabilisatorschenkel im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung zeigend zu den Radträgern führen, wo sie über Stabilisatorlenker angebunden sind. Kommt es im Zuge der Fahrt zu Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus, d. h. einer gegensinnigen Einfederbewegung der Räder der jeweiligen Achse, so sorgt der Stabilisator aufgrund einer Torsion des Stabilisatorstabes für die Erzeugung eines Rückstellmoments um die Wankachse, wodurch die Neigung des Fahrzeugaufbaus reduziert wird.
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Neben solchen, auch als passive Systeme bezeichneten Wankstabilisatoren sind aber auch aktive Wankstabilisierungssysteme bekannt, bei welchen zumeist zwei, dann im Wesentlichen L-förmig gestaltete Stabilisatorstäbe über einen zwischenliegenden Aktuator, zumeist in Form eines Schwenkmotors, miteinander gekoppelt sind. Über den Schwenkmotor kann dann ein definiertes Rückstellmoment um die Wankachse hervorgerufen werden, indem die beiden am Schwenkmotor angebundenen Stabilisatorstäbe durch den Schwenkmotor mit einem entsprechenden Torsionsmoment zueinander verdreht werden. Dabei kann selbst bei Kurvenfahrt eine horizontale Ausrichtung des Fahrzeugaufbaus erreicht werden. Abgesehen von hydraulischen Schwenkmotoren kommen teilweise auch elektrische Schwenkmotoren zum Einsatz, wobei eine Schwenkbewegung des jeweiligen Motors dann über ein Schwenkmotorgetriebe entsprechend in langsame zu untersetzen ist.
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Aus der
DE 10 2008 009 122 A1 geht ein Schwenkmotorgetriebe in Planetenbauweise hervor, welches sich aus einer Planetenstufe mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad und einem mehrere Planetenräder führenden Planetensteg zusammensetzt. Ein Antrieb erfolgt dabei über das Sonnenrad und der Abtrieb entweder über das Hohlrad bei drehfest gesetztem Planetensteg oder über den Planetensteg bei drehfest vorgesehenem Hohlrad. Der Planetensteg führt drei herkömmliche Planetenräder, sowie ein mehrteilig gestaltetes Planetenrad, das sich aus einem massiven Teil und einem Federelement in Form eines radial und tangential nachgiebigen Teils zusammensetzt. Die Verzahnung des nachgiebigen Teils ist hinsichtlich des hiermit kämmenden Hohlrades mit Übermaß gestaltet, so dass auch im Zuge von Lastwechseln stets ein spielfreies Eingreifen des Zahnkranzes des nachgiebigen Teils in die Innenverzahnung des Hohlrades stattfindet. In der Folge wird ein Verdrehspiel der Planetenstufe eingeengt und damit Schallemissionen im Zuge der Lastwechsel reduziert.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schwenkmotorgetriebe für ein Wankstabilisierungssystem zu schaffen, wobei eine Reduzierung von Schallemissionen im Zuge von Lastwechseln dabei innerhalb des Schwenkmotorgetriebes mit möglichst niedrigem Aufwand realisierbar sein soll.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Schwenkmotorgetriebe mindestens eine Planetenstufe, welche als Komponenten ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad aufweist. Zudem ist mindestens ein Federelement vorgesehen, über welches durch Zahneingriffe der Komponenten im Zuge von Lastwechseln entstehende Schallemissionen reduziert werden können. Bevorzugt ist die mindestens eine Planetenstufe dabei als Minusplanetensatz gestaltet, bei welcher das mindestens eine Planetenrad sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad, als auch mit dem radial umliegenden Hohlrad jeweils im Zahneingriff steht. Ggf. könnte die mindestens eine Planetenstufe aber auch als Plusplanetensatz realisiert sein, bei welchem zumindest ein Planetenradpaar vorgesehen ist, wobei ein Planetenrad dieses Paares mit dem radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder untereinander kämmen.
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Erfindungsgemäß ist das Schwenkmotorgetriebe insbesondere Teil eines Wankstabilisierungssystems, bei welchem dann bevorzugt zwei Stabilisatorhälften über einen Schwenkmotor relativ zueinander verdreht werden können. Der Schwenkmotor liegt dann besonders bevorzugt als elektrischer Schwenkmotor vor, dessen Schwenkbewegung über das Schwenkmotorgetriebe entsprechend untersetzt, d. h. ins Langsame übersetzt wird. Zu diesem Zweck verfügt das Schwenkmotorgetriebe dann insbesondere über mehrere Planetenstufen, durch welche die Untersetzung gemeinsam dargestellt wird. Hierbei können auch mehrere dieser Planetenstufen auf die erfindungsgemäße Art und Weise gestaltet sein.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das mindestens eine Federelement jeweils zumindest eine der Komponenten axial vorspannt, wobei aufgrund der axialen Vorspannung je ein Reibkontakt zwischen dem mindestens einen Federelement und der zumindest einen Komponente besteht, wodurch Relativbewegungen der zumindest einen Komponente zu der oder den hiermit kämmenden, weiteren Komponenten entgegengewirkt werden können. Mit anderen Worten steht also zumindest eine der Komponenten in Reibkontakt mit dem mindestens einen Federelement, indem das Federelement die betreffende Komponente axial vorspannt. Aufgrund des Reibkontakts zwischen dem mindestens einen Federelement und der zumindest einen Komponente wird die Komponente dann an Relativbewegungen zu der oder den hiermit im Zahneingriff stehenden, weiteren Komponenten gehindert, also eine Reduzierung dieser Relativbewegungen hervorgerufen.
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Eine derartige Ausgestaltung eines Schwenkmotorgetriebes hat den Vorteil, dass die Entwicklung von Schallemissionen, welche ihre Ursache in einem nicht zu vermeidenden Verzahnungsspiel zwischen den Eingriffspartnern und einem dementsprechenden Anlagewechsel der Zahnflanken bei Lastwechseln haben, mit niedrigem Herstellungsaufwand reduziert werden können. Denn durch den Reibkontakt des mindestens einen Federelements mit der zumindest einen Komponente wird einer jeweiligen Relativbewegung der betreffenden Komponente stets entgegengewirkt und damit die Energie eines beim Anlagewechsel auftretenden Stoßes reduziert. Die Reibung zwischen dem mindestens einen Federelement und der jeweiligen Komponente verschlechtert zwar den Getriebewirkungsgrad, dies ist aber bei den im Falle eines Schwenkmotorgetriebes auftretenden geringen Drehzahlen und der festen Übersetzung eines Schwenkmotorgetriebes akzeptabel. Ferner sind Lagerreibungen der Schulterlager zumeist im Vergleich zu der jeweiligen durch das mindestens eine Federelement hervorgerufenen Reibung deutlich höher. Im Endeffekt wird also durch die axiale Vorspannung der zumindest einen Komponente und der hiermit über das Federelement hervorgerufenen Normalkraft ein Reibmoment erzeugt, welches einer Relativbewegung der jeweiligen Komponente stets entgegenwirkt. Hinsichtlich des Federelements kann dabei problemlos auf Standardbauteile zurückgegriffen werden.
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Im Unterschied hierzu zeichnet sich das Schwenkmotorgetriebe der
DE 10 2008 009 122 A1 durch einen höheren Herstellungsaufwand aus, da das eine Planetenrad als Sonderbauteil hergestellt werden muss.
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Im Sinne der Erfindung ist mit „axial“ eine Orientierung in Richtung der Längsmittelachsen von Wellen der Planetenstufe zu verstehen. „Relativbewegungen“ meinen im Rahmen der Erfindung in Umfangsrichtung orientierte Bewegungen der jeweiligen Komponente, die einen Anlagenwechsel von Zahnflanken der jeweiligen Komponente und der hiermit im Zahneingriff stehenden Komponente zur Folge habe.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist das Hohlrad der mindestens einen Planetenstufe festgesetzt, während das Sonnenrad der mindestens einen Planetenstufe mit dem Antrieb und ein das mindestens eine Planetenrad führender Planetensteg mit dem Abtrieb verbunden ist. Prinzipiell sind jedoch im Rahmen der Erfindung auch anderweitige Konstellationen denkbar, wobei stets eines der Bauteile Hohlrad, Sonnenrad und Planetensteg festgesetzt ist, während eines dieser Bauteile mit dem Antrieb und eines mit dem Abtrieb verbunden ist. Eine axiale Vorspannung über das mindestens eine Federelement macht für die Verzögerung von Relativbewegungen allerdings nur bei einer rotierenden Komponenten Sinn, welche also nicht stillgesetzt ist. Zumeist dürfte es sich dabei um das mit dem Antrieb und/oder das mit dem Abtrieb verbundene Bauteil handeln, wobei im Falle des Planetensteges auch dann eine axiale Vorspannung des mindestens einen Planetenrades denkbar ist, wenn der Planetensteg ortsfest gesetzt ist, da das mindestens eine Planetenrad auch dann auf einem Bolzen des Planetensteges rotierbar gelagert ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das mindestens eine Federelement axial zwischen dem mindestens einen Planetenrad und einem das mindestens eine Planetenrad führenden Planetensteg angeordnet, wobei das mindestens eine Federelement sowohl mit dem mindestens einen Planetenrad, als auch mit dem Planetensteg jeweils axial in Reibkontakt steht. Vorteilhafterweise werden die Normalkräfte des mindestens einen Federelements hierbei direkt im Planetensteg abgestützt und in der Folge auch keine Reaktionskräfte in andere Stufen des Schwenkmotorgetriebes eingeleitet. Zugleich wirkt auf das mindestens eine Planetenrad ein Reibmoment, welches stets einer Drehbewegung des mindestens einen Planetenrades auf je einem Bolzen des Planetenstegs entgegenwirkt.
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Entsprechend einer hierzu alternativen oder auch ergänzenden Ausführungsform der Erfindung ist das zumindest eine Federelement axial zwischen dem mindestens einen Planetenrad und einer das Sonnenrad tragenden Sonnenwelle platziert, wobei das zumindest eine Federelement sowohl mit dem mindestens einen Planetenrad, als auch mit der Sonnenwelle jeweils axial in Reibkontakt steht. Die in diesem Fall durch das zumindest eine Federelement hervorgerufenen Reibmomente wirken Relativbewegungen zwischen dem Sonnenrad und dem mindestens einen Planetenrad entgegen. Dabei hat die Anordnung des zumindest einen Federelements den Vorteil, dass die Federkraft axial auch auf ggf. weitere Getriebestufen des Schwenkmotorgetriebes wirkt. Hierdurch können auch Axialspiele im Schwenkmotorgetriebe über die Federvorspannkraft in Einbaulage beseitigt werden.
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Um ungünstige Auswirkungen auf einen Wirkungsgrad des Schwenkmotorgetriebes zu vermeiden, können zwischen den Stufen dann beispielsweise Axiallagerungen vorgesehen werden, welche die über das zumindest eine Federelement hervorgerufene Federkraft aufnehmen. Ein Abstützen des zumindest einen Federelements seitens der das Sonnenrad tragenden Sonnenwelle kann dabei entweder über einen entsprechenden Absatz an der Sonnenwelle oder ein drehfest auf der Sonnenwelle vorgesehenes Bauteil realisiert werden, welches dann eine Anlageschulter für das mindestens eine Federelement ausbildet.
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Weiter alternativ oder ergänzend zu den beiden vorgenannten Varianten ist das mindestens eine Federelement axial zwischen einem das mindestens eine Planetenrad führenden Planetensteg und dem Sonnenrad angeordnet und steht sowohl mit dem Planetensteg, als auch mit dem Sonnenrad jeweils axial in Reibkontakt. Auch hierbei wird aufgrund der Reibkontakte einer Relativbewegung, in diesem Fall zwischen Sonnenrad und Planetensteg, entgegengewirkt.
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Es ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass das mindestens eine Federelement je eine Tellerfeder ist. Die Verwendung einer Tellerfeder als Federelement hat dabei den Vorteil, dass sich diese axial sehr kompakt zwischen den vorzuspannenden Komponenten vorsehen lässt. Alternativ dazu kann das mindestens eine Federelement aber auch anderweitig ausgeführt sein, beispielsweise als Schraubenfeder. Ferner ist es denkbar, mehrere Federelemente vorzusehen, wobei dann auch unter Umständen voneinander abweichende Ausführungen der einzelnen Federelemente vorliegen können.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der je eine Reibkontakt über je eine zwischenliegende Anlaufscheibe mittelbar hergestellt. Diese je eine Anlaufscheibe kann dabei prinzipiell aus Stahl, aus Buntmetall oder aus einem Material mit einem erhöhten Reibbeiwert hergestellt sein. Ggf. können auch mehrere der vorgenannten Materialien miteinander kombiniert werden, beispielsweise also eine Stahlscheibe mit einem Reibbelag beschichtet sein. Hinsichtlich des mindestens einen Federelements kann eine derartige Anlaufscheibe dann entweder nur auf einer oder auch auf beiden Seiten vorgesehen sein. Allerdings kann das mindestens eine Federelement auch unmittelbar mit der jeweiligen Komponente in Kontakt stehen, der Reibkontakt besteht in diesem Fall also unmittelbar zwischen dem Federelement und der betreffenden Komponente.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht einer Planetenstufe eines Schwenkmotorgetriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Schnittdarstellung der Planetenstufe aus 1;
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3 eine schematische Darstellung einer Planetenstufe eines Schwenkmotorgetriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
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4 eine schematische Ansicht einer Planetenstufe eines Schwenkmotorgetriebes entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht einer Planetenstufe 1 eines entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung gestalteten Schwenkmotorgetriebes hervor, wobei dieses Schwenkmotorgetriebe neben der gezeigten Planetenstufe 1 bevorzugt noch zwei weitere Planetenstufen aufweist, über welche gemeinsam innerhalb eines aktiven Wankstabilisierungssystems eines Kraftfahrzeuges eine Schwenkbewegung eines elektrischen Schwenkmotors untersetzt werden kann.
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Wie aus 1 zu erkennen ist, setzt sich die Planetenstufe 1 aus einem Hohlrad 2, einem Sonnenrad 3 und einem Planetensteg 4 zusammen, welcher mehrere Planetenräder 5 und 6 auf je zugeordneten Planetenbolzen 7 bzw. 8 drehbar gelagert führt. Die Planetenräder 5 und 6 stehen dabei jeweils sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad 3, als auch mit dem radial umliegenden Hohlrad 2 im Zahneingriff. Das Sonnenrad 3 ist zudem auf einer Sonnenwelle 9 drehfest angeordnet, die einen Antrieb 10 der Planetenstufe 1 ausbildet, während der Planetensteg 4 als Abtrieb 11 fungiert. Hingegen ist das Hohlrad 2 vorliegend an einem – nicht weiter dargestellten – Gehäuse des Schwenkmotorgetriebes festgesetzt.
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Kaum zu vermeidende Verzahnungsspiele bei Zahneingriffen der Planetenräder 5 und 6 mit Hohlrad 2 und Sonnenrad 3 führen bei Lastwechseln und insbesondere bei geringen Anregungen zu Anlagewechseln von Zahnflanken der jeweiligen Eingriffspartner. Die im Zuge des Anlagewechsels aufgebaute kinetische Energie resultiert dann jeweils bei einem erneuten Aufeinandertreffen von Zahnflanken zu einem Stoß, wobei es bei entsprechendem Energieinhalt aufgrund des auftretenden Stoßes zu Schallemissionen kommt, die den Komfort mindern. Um daher den im Zuge des Anlagewechsels auftretenden Relativbewegungen entgegenzuwirken und in Folge dessen auch den bei erneutem Zahnflankenkontakt jeweils auftretenden Stoß abzudämpfen, ist im Falle der Planetenstufe 1 aus 1 ein Federelement 12 vorgesehen. Dieses Federelement 12 ist dabei axial zwischen einer radialen Anlagefläche 13 am Planetensteg 4 und den Planetenrädern 5 und 6 vorgesehen und steht sowohl mit der Anlagefläche 13 als auch mit den Planetenrädern 5 und 6, bedingt durch die durch das Federelement 12 ausgeübten Normalkräfte, in je einem Reibkontakt 14 bzw. 15 bzw. 16.
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Wie ferner aus der Schnittansicht in 2 zu erkennen ist, ist das Federelement 12 dabei als Tellerfeder ausgestaltet, die in Einbaulage vorgespannt ist und mit dem Planetensteg 4 unmittelbar in Kontakt steht, während dies auf Seiten der Planetenräder 5 und 6 über je eine zwischenliegende Anlaufscheibe 17 bzw. 18 realisiert ist. Die Reibkontakte 14 sowie 15 und 16 haben dann jeweils zur Folge, dass einer Drehbewegung des jeweiligen Planetenrades 5 bzw. 6 auf dem Planetenbolzen 7 bzw. 8 entgegengewirkt wird. Dies hat dann auch zur Folge, dass die Stärke von im Zuge von Lastwechseln auftretenden Stöße reduziert und damit auch Schallemissionen verringert werden.
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Aus 3 geht eine schematische Ansicht einer Planetenstufe 19 eines Schwenkmotorgetriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor. Dabei entspricht diese Planetenstufe 19 im Wesentlichen der Planetenstufe 1 aus den 1 und 2, wobei als einziger Unterschied ein Federelement 20 in diesem Fall axial zwischen den Planetenrädern 5 und 6 und einer auf der Sonnenwelle 9 vorgesehenen Anlaufscheibe 21 platziert ist. Das Federelement 20 steht dann bedingt durch die Vorspannung mit den Planetenrädern 5 und 6 und der Anlaufscheibe 21 jeweils in je einem Reibkontakt 22 bzw. 23 bzw. 24, wobei hierdurch Relativbewegungen der Planetenräder 5 und 6 zur Sonnenwelle 9 und damit auch zum Sonnenrad 3 entgegengewirkt wird. Auch hierdurch ist eine entsprechende Reduzierung von Stößen bei Anlagewechseln der Zahnflanken und damit eine Geräuschminimierung möglich. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 3 der Variante nach den 1 und 2, so dass auf das hierzu Beschriebene hiermit Bezug genommen wird.
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Schließlich geht aus 4 noch eine schematische Ansicht einer Planetenstufe 25 eines entsprechend einer dritten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung gestalteten Schwenkmotorgetriebes hervor. Unterschiedlich zu der Planetenstufe 1 aus den 1 und 2 ist dabei, dass ein Federelement 26 in diesem Fall axial zwischen der Anlagefläche 13 des Planetenstegs 4 und dem Sonnenrad 3 angeordnet ist und mit diesen beiden Komponenten dabei jeweils in Reibkontakt 27 bzw. 28 steht. In der Folge wird Relativbewegungen zwischen Sonnenrad 3 und Planetensteg 4 entgegengewirkt und damit erneut eine Reduzierung von Stößen bei Anlagewechseln von Zahnflanken herbeigeführt. Im Übrigen entspricht die Variante nach 4 sonst der Ausführungsform gemäß den 1 und 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Schwenkmotorgetriebes können Schallemissionen reduziert und damit auch eine Komfortsteigerung erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetenstufe
- 2
- Hohlrad
- 3
- Sonnenrad
- 4
- Planetensteg
- 5
- Planetenrad
- 6
- Planetenrad
- 7
- Planetenbolzen
- 8
- Planetenbolzen
- 9
- Sonnenwelle
- 10
- Antrieb
- 11
- Abtrieb
- 12
- Federelement
- 13
- Anlagefläche
- 14
- Reibkontakt
- 15
- Reibkontakt
- 16
- Reibkontakt
- 17
- Anlaufscheibe
- 18
- Anlaufscheibe
- 19
- Planetenstufe
- 20
- Federelement
- 21
- Anlaufscheibe
- 22
- Reibkontakt
- 23
- Reibkontakt
- 24
- Reibkontakt
- 25
- Planetenstufe
- 26
- Federelement
- 27
- Reibkontakt
- 28
- Reibkontakt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008009122 A1 [0004, 0011]
