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Die Erfindung betrifft eine Fahrwerksaktuatorvorrichtung, insbesondere einen Wankstabilisator, für ein Kraftfahrzeug, mit einem Aktuator zur Erzeugung eines Torsionsmoments um eine Torsionsachse, umfassend ein Gehäuse und einen daran angeordneten, mit einem Stabilisationsbauteil zu verbindenden Flansch.
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Fahrwerksaktuatorvorrichtungen werden in einem Kraftfahrzeug zur Durchführung definierter Stellaufgaben eingesetzt. Ein Beispiel einer solchen Fahrwerksaktuatorvorrichtung ist ein Wankstabilisator mit einem integrierten Aktuator. Ein solcher Wankstabilisator umfasst üblicherweise ein Gehäuse, in dem der Aktuator, üblicherweise ein Elektromotor mit einer zugeordneten Getriebeeinheit, integriert ist. Der Elektromotor respektive die Getriebeeinheit ist mit einer Abtriebswelle mit einem ersten Stabilisationsbauteil verbunden, das anderen Endes am Fahrwerk angeordnet ist. Das Gehäuse selbst ist an der anderen Seite mit einem weiteren Stabilisationsbauteil, das anderen Endes ebenfalls mit dem Fahrwerk verbunden ist, verbunden. Über den Aktuator sowie die Stabilisationsbauteile können nun entsprechende Torsionsmomente erzeugt und übertragen werden. An den Schnittstellen, also den Anbindungen der Stabilisationsbauteile zum Aktuator respektive Aktuatorgehäuse sind auch hohe Biegemomente und Axialkräfte gegeben, die konstruktive Maßnahmen erfordern, diese Kraftübertragung zu realisieren. Im Bereich der Verbindung des Stabilisationsbauteils zum Gehäuse kommt ein Flansch zum Einsatz, der einerseits fest mit dem Stabilisationsbauteil verbunden ist, andererseits aber auch fest mit dem Gehäuse gekoppelt ist. Der Flansch und das Gehäuse ist hierzu mitunter über eine Schweißnaht, mithin also stoffschlüssig miteinander verbunden. Dies bietet zwar die Möglichkeit, die entsprechenden Kräfte zu übertragen respektive aufzufangen. Bei Ausfall der Elektronik seitens des Aktuators ist jedoch eine Reparatur nicht möglich bzw. nur mit einer Zerstörung des Gehäuses zu bewerkstelligen.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Fahrwerksaktuatorvorrichtung anzugeben, die demgegenüber verbessert ist.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Fahrwerksaktuatorvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Gehäuse ein Gegenflansch über eine eine axiale Bewegung des Gegenflansches erlaubende Steckverzahnungsverbindung angeordnet ist, der mit dem Flansch, der über eine Gewindeverbindung in das Gehäuse eingeschraubt ist, axial fest verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Fahrwerksaktuatorvorrichtung sieht eine lösbare Anordnung des Flansches am Gehäuse vor. Es ist eine zweiteilige Flanschanordnung vorgesehen, umfassend einerseits den Flansch, der mit dem Stabilisationsbauteil zu verbinden ist, und zum anderen einen Gegenflansch, der im Gehäuseinneren angeordnet ist. Der Gegenflansch wird in das Gehäuse eingesetzt und ist mit dem Gehäuse über eine axiale Steckverzahnungsverbindung drehfest verbunden. Über diese Steckverzahnungsverbindung ist der Gegenflansch jedoch axial bewegbar. Der Flansch seinerseits wird über eine Gewindeverbindung am Gehäuse angeschraubt, so dass er fest mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei eine Axialbewegung des Flansches ausgeschlossen ist. Das heißt, dass der Gegenflansch drehfest, jedoch axial beweglich mit dem Gehäuse verbunden ist, während der Flansch axial fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Flansch und Gegenflansch sind schließlich über geeignete Verbindungsmittel axial fest miteinander verbunden, so dass folglich, wenn am Flansch das Stabilisationsbauteil angeordnet ist, eine drehfeste, hohe Momente übertragende Verbindung zwischen dem Stabilisationsbauteil und dem Gehäuse gegeben ist.
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Die axiale Verbindung zwischen Flansch und Gegenflansch wird bevorzugt über eine oder mehrere Schrauben, die den Flansch in Durchbrechungen durchsetzen und in Gewindebohrungen am Gegenflansch eingeschraubt sind, gebildet. Beispielsweise können vier oder sechs solcher Schrauben, gegebenenfalls äquidistant verteilt, vorgesehen sein.
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Zur Bildung der Steckverzahnungsverbindung können am Innenumfang des Gehäuses ein erster Steckverzahnungsabschnitt und am Gegenflansch am Außenumfang ein zweiter Steckverzahnungsabschnitt ausgebildet sein. Der gehäuseseitige Steckverzahnungsabschnitt ist, bezogen auf die Gehäusestirnkante, etwas nach innen versetzt angeordnet, da an die Gehäusestirnwand anschließend die beschriebene Gewindeverbindung zur Flanschfixierung vorzusehen ist. Da wie beschrieben der Gegenflansch etwas axial beweglich ist, da er im Rahmen der Verbindung mit dem Flansch beispielsweise über die Schraubverbindungen axial gegen den Flansch gezogen wird, ist es zweckmäßig, wenn der erste Steckverzahnungsabschnitt etwas länger ist als der zweite Steckverzahnungsabschnitt, so dass einerseits eine geführte Axialbewegung möglich ist, und zum anderen auch sichergestellt ist, dass in der Verbindungsstellung die Steckverzahnungsabschnitte über ihre gesamten Längen in Eingriff stehen.
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Zur Bildung der Gewindeverbindung ist zweckmäßigerweise am Innenumfang des Gehäuses im Bereich des Gehäuseendes ein Innengewindeabschnitt und am Flansch am Außenumfang ein Außengewindeabschnitt ausgebildet. Der Flansch wird also mit seinem Außengewindeabschnitt in den Innengewindeabschnitt eingeschraubt und so weit in das Gehäuse geschraubt, bis er fest aufsitzt.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann der Gegenflansch und der Flansch zusätzlich über eine Stirnverzahnungsverbindung drehfest miteinander verbunden sein. Das heißt, dass die drehfeste und hohe Momente übertragende Verbindung zwischen Flansch und Gegenflansch nicht nur über die Schraubverbindung(en) realisiert wird, sondern zusätzlich über die Stirnverzahnungsverbindung, also eine Axialverzahnung. Der Verzahnungseingriff ist ohne weiteres zu realisieren, nachdem wie beschrieben der Gegenflansch etwas axial beweglich über die Steckverzahnungsverbindung im Gehäuse geführt ist. Nach Festschrauben des Flansches rutscht der Gegenflansch, geführt über die bevorzugt etwas Spiel aufweisende Steckverzahnungsverbindung, gegen den Flansch, worüber es zum Eingriff der Stirnverzahnungsverbindung kommt, wonach Flansch und Gegenflansch fest über die Schraubverbindung(en) miteinander fixiert werden können.
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Die Stirnverzahnungsverbindung ist zweckmäßigerweise als Hirth-Verzahnung ausgeführt, wobei an einer Stirnfläche des Gegenflansches ein erster Verzahnungsabschnitt und an einer gegenüberliegenden Stirnfläche des Flansches ein zweiter Verbindungsabschnitt ausgebildet ist.
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Zur Vermeidung, dass Schmutz oder Feuchtigkeit in das Gehäuse im Bereich der Flanschverbindung zum Gehäuse eindringen kann ist zweckmäßigerweise zwischen dem Flansch und dem Gehäuse ein umlaufendes Dichtelement angeordnet. Um dieses zu integrieren kann am Flansch ein Radialflansch ausgebildet sein, zwischen dem und der Stirnfläche des Gehäuses das Dichtelement angeordnet ist. Das Dichtelement umfasst bevorzugt einen Dichtring mit einer außenliegenden Stahlarmierung. Die Stahlarmierung, also ein außen umlaufender Stahlring, liegt an der Gehäusestirnfläche sowie an dem Radialflansch an. Das heißt, dass zum Verbinden des Flansches mit dem Gehäuse der Flansch so weit eingeschraubt wird, bis der Radialflansch fest gegen den Stahlarmierungsring und dieser wiederum gegen die Gehäusestirnfläche gespannt ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung im Schnitt einer erfindungsgemäßen Fahrwerksaktuatorvorrichtung,
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2 eine Explosionsansicht des Aktuators des Fahrwerksaktuatorvorrichtung aus 1, und
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3 eine Ansicht des Bereichs III aus 1.
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1 zeigt in Form einer Schnittansicht eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Fahrwerksaktuatorvorrichtung 1, umfassend einen Aktuator 2 zur Erzeugung eines Torsionsmoments um eine Torsionsachse. Mit dem Aktuator 2 sind zwei Stabilisationsbauteile 3, 4 verbunden, die hier nur gestrichelt dargestellt sind, und über die das Torsionsmoment zum Fahrwerk, mit dem die Stabilisationsbauteile, üblicherweise Stabilisationsrohre, verbunden sind, übertragen wird.
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Der Aktuator 2 umfasst ein Gehäuse 5, in dem ein Elektromotor 6 mit einer nachgeschalteten Getriebestufe 7 angeordnet ist. Mit der Abtriebswelle der Getriebestufe 7 ist exemplarisch das Stabilisationsbauteil 4 drehfest verbunden.
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An der anderen Seite des Gehäuses 2 ist eine Flanschanordnung 8 vorgesehen, die fest mit dem Gehäuse 2 verbunden ist und mit der im gezeigten Beispiel das andere Stabilisationsbauteil 3 verbunden ist. Die Stabilisationsbauteile 3 und 4 sind also im Falle des Stabilisationsbauteils 4 fest mit dem im Gehäuse abgestützten Elektromotor 6 respektive der Getriebestufe 7 und im Falle des Stabilisationsbauteils 3 mit dem Gehäuse 2 verbunden.
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Die Erfindung betrifft die Art und Weise, wie die Flanschanordnung 8 ausgeführt ist respektive wie die Verbindung der Flanschanordnung 8 zum Gehäuse 2 realisiert ist. Aus diesem Grund sind in der Explosionsansicht gemäß 2 nur die diesbezüglichen wesentlichen Komponenten dargestellt.
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Gezeigt ist das Gehäuse 2. Dieses weist an seinem Innenumfang einen ersten Steckverzahnungsabschnitt 9 auf, der axial verläuft. Er ist von der Stirnfläche 10 des Gehäuses 2 axial gesehen etwas beabstandet, befindet sich also etwas in das Innere des Gehäuses 2 versetzt. An ihm schließt ein Innengewindeabschnitt 11 an.
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Die Flanschanordnung 8 ihrerseits umfasst einen Gegenflansch 12, der an seinem Außenumfang einen zweiten Steckverzahnungsabschnitt 13 aufweist. Mit diesem Steckverzahnungsabschnitt 13 greift der Gegenflansch 12 in den Steckverzahnungsabschnitt 9 des Gehäuses 2 ein. Die Steckverzahnungsabschnitte 9 und 13 bilden folglich eine Steckverzahnungsverbindung, über die der Gegenflansch 12 drehfest, jedoch axial beweglich im Gehäuse 2 aufgenommen ist.
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An der Stirnseite 14 des Gegenflansches 12 ist zur Ausbildung einer Stirnverzahnungsverbindung ein Verzahnungsabschnitt 15 vorgesehen, beispielsweise eine Hirth-Verzahnung. Dieser Stirnverzahnungsabschnitt 15 greift in einen nachfolgend noch beschriebenen zweiten Stirnverzahnungsabschnitt ein, der an einem noch beschriebenen Flansch realisiert ist.
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Des Weiteren sind an dem Gegenflansch 12 mehrere Gewindebohrungen 16 ausgebildet, in die nachfolgend noch zu beschreibende Schrauben eingeschraubt werden.
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Die Flanschanordnung 8 umfasst des Weiteren einen Flansch 17, der einen Befestigungsabschnitt 18 aufweist, der zentrisch oder exzentrisch am Flansch 17 angeordnet sein kann, und an dem das Stabilisationsbauteil 3 befestigt wird.
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An seiner zum Gegenflansch 8, der beispielsweise als Fließpressteil oder Sinterteil ausgeführt sein kann, gerichteten Seite weist der Flansch 17 einen zweiten Verzahnungsabschnitt 19 auf, der mit dem ersten Verzahnungsabschnitt 15 des Gegenflansches 12 in der Montagestellung eine Stirnverzahnungsverbindung, wie beschrieben bevorzugt eine Hirth-Verzahnungsverbindung, ausbildet.
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Weiterhin weist der Flansch 17 einen an seinem Außenumfang ausgebildeten Außengewindeabschnitt 20 auf, mit dem er in der Montagestellung in den Innengewindeabschnitt 11 des Gehäuses 2 eingeschraubt ist.
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Am Flansch 17 ist des Weiteren ein Radialflansch 21 ausgebildet, mit dem in der Montagestellung ein Dichtelement umfassend einen Armierungsring fest gegen das Gehäuse 2 gespannt wird, wie nachfolgend noch beschrieben wird.
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Schließlich sind am Flansch 17 mehrere Durchbrechungen 22 vorgesehen, durch die Befestigungsschrauben 23 gesteckt werden, die in den Gewindebohrungen 16 des Gegenflansches 8 verschraubt werden, worüber dieser axial fest mit dem Flansch 17 verbunden wird.
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Schließlich ist ein Dichtelement 24 vorgesehen, umfassend den eigentlichen Dichtabschnitt 25 sowie einen außenliegenden Stahlarmierungsring 26. Dieser wird zwischen dem Radialflansch 21 und der Gehäusestirnfläche 10 verspannt, wie nachfolgend noch beschrieben wird.
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3 zeigt in Form einer Teilansicht den Bereich der Verbindung der Flanschanordnung 8 im Gehäuse 2.
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Der Gegenflansch 8 ist mit seinem Steckverzahnungsabschnitt 13 in den Steckverzahnungsabschnitt 9 des Gehäuses 2 eingesetzt. Der Gegenflansch 12 wird als erstes Bauteil der Flanschanordnung 8 montiert. Er ist über diese Steckverzahnungsverbindung axial beweglich im Gehäuse 2 geführt.
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Sodann wird, nachdem das Dichtelement 24 an den Radialflansch 21 angesetzt wurde, der Flansch 17 mit seinem Außengewindeabschnitt 20 in den Innengewindeabschnitt 11 des Gehäuses 2 eingeschraubt. Diese Einschraubbewegung wird begrenzt, wenn der Stahlarmierungsring 26 fest zwischen dem Radialflansch 21 und der Stirnfläche 10 des Gehäuses 2 verspannt ist. Hierüber ist der Flansch 17 axial festgelegt.
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Nun wird der Gegenflansch 12 in Richtung des Flansches 17 bewegt, geführt über die Steckverzahnungsverbindung. Dies erfolgt, indem die Befestigungsschrauben 23 einerseits durch die Durchbrechungen 22 des Flansches 17 gesteckt werden und andererseits in die Gewindebohrungen 16 des Gegenflansches 12 eingeschraubt werden. Während dieser Axialbewegung des Gegenflansches 12 gelangen die Hirth-Verzahnungsabschnitte 15 und 19 in Eingriff miteinander, so dass die Stirnverzahnungsverbindung zwischen Gegenflansch 12 und Flansch 17 ausgebildet wird.
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Die Befestigungsschrauben 23 werden so weit eingeschraubt, bis eine axial feste Verbindung zwischen Gegenflansch 12 und Flansch 17 gegeben ist.
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Da der Gegenflansch 12 drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, und eine axiale Abstützung über die Gewindeverbindung zwischen dem Flansch 17 und dem Gehäuse 2 gegeben ist, ist die Flanschverbindung 8 folglich fest mit dem Gehäuse 2 verbunden. Ein Torsionsmoment, das vom Stabilisationsbauteil kommend oder zu diesem übertragen werden soll, kann folglich vom Gehäuse 2 zum Stabilisationsbauteil 3 ohne weiteres übertragen werden. Denn über den Gegenflansch kann das Torsionsmoment übertragen werden, während durch die Gewindeverbindung vor allem Biegemomente und Axialkräfte übertragen werden.
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Im Falle eines Defekts ist es möglich, die beschriebene Verbindung wieder zu lösen, das heißt, dass eine Reparatur möglich ist. Daneben ist, nicht zuletzt durch die Integration des Dichtelements, das Gehäuse abgedichtet. Auch ein „Aufklaffen“ im Bereich der Hirth-Verzahnung bei einer asymmetrischen Anordnung des Befestigungsabschnitts 18 am Flansch 17 ist nicht möglich, so dass dort eine Reib-rostbildung verhindert ist.
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Abschließend ist noch festzuhalten, dass, wenngleich im Ausführungsbeispiel gezeigt, die Hirth-Verzahnung nicht zwingend zu realisieren ist. Denn durch die Schraubverbindungen, über die der Gegenflansch 12 und der Flansch 17 miteinander axial fest verbunden sind, ist bereits eine hohe Drehmomentübertragung möglich. In diesem Fall sind die Schraubverbindungen so auszulegen, dass keinerlei Torsion des Gegenflansches 12 relativ zum Flansch 17 möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrwerksaktuatorvorrichtung
- 2
- Aktuator
- 3
- Stabilisationsbauteil
- 4
- Stabilisationsbauteil
- 5
- Gehäuse
- 6
- Elektromotor
- 7
- Getriebestufe
- 8
- Flanschanordnung
- 9
- Steckverzahnungsabschnitt
- 10
- Stirnfläche
- 11
- Innengewindeabschnitt
- 12
- Gegenflansch
- 13
- Steckverzahnungsabschnitt
- 14
- Stirnseite
- 15
- Verzahnungsabschnitt
- 16
- Gewindebohrung
- 17
- Flansch
- 18
- Befestigungsabschnitt
- 19
- Verzahnungsabschnitt
- 20
- Außengewindeabschnitt
- 21
- Radialflansch
- 22
- Durchbrechung
- 23
- Befestigungsschraube
- 24
- Dichtelement
- 25
- Dichtabschnitt
- 26
- Stahlarmierungsring
