DE102015220172A1

DE102015220172A1 - Decoupling unit and associated roll stabilizer

Info

Publication number: DE102015220172A1
Application number: DE102015220172.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Holzberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2016-05-25

Abstract

Entkopplungseinheit (14) für einen elektromechanischen Aktuator, mit einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil, wobei entweder das Antriebsteil oder das Abtriebsteil mehrere um eine Drehachse (10) verteilt angeordnete, sich radial nach außen erstreckende Stege (8) aufweist, die in entsprechend gegengleich ausgebildete Ausnehmungen (16) des jeweils anderen Teils eingreifen, wobei zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil Elemente angeordnet sind, die dazu ausgebildet sind, einen durch ein zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil wirkendes Torsionsmoment erzeugten Verdrehwinkel durch elastische Verformung aufzunehmen, wobei die Elemente als Blattfedern (11) ausgebildet sind.Decoupling unit (14) for an electromechanical actuator, with a drive part and a driven part, wherein either the drive part or the driven part a plurality of an axis of rotation (10) arranged distributed, radially outwardly extending webs (8), which in corresponding diametrically opposed recesses (16) engage the other part, wherein between the drive member and the output member elements are arranged, which are adapted to receive a generated by a torsion torque acting between the drive part and output torsional angle by elastic deformation, wherein the elements as leaf springs (11) are.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entkopplungseinheit für einen elektromechanischen Aktuator, mit einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil, wobei entweder das Antriebsteil oder das Abtriebsteil mehrere um eine Drehachse verteilt angeordnete, sich radial nach außen erstreckende Stege aufweist, die in entsprechend gegengleich ausgebildete Ausnehmungen des jeweils anderen Teils eingreifen, wobei zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil Elemente angeordnet sind, die dazu ausgebildet sind, einen durch ein zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil wirkendes Torsionsmoment erzeugten Verdrehwinkel durch elastische Verformung aufzunehmen.The invention relates to a decoupling unit for an electromechanical actuator, with a drive part and a driven part, wherein either the drive part or the driven part has a plurality of distributed around a rotation axis arranged, radially outwardly extending webs which engage in correspondingly opposite recesses formed in the other part , Wherein elements are arranged between the drive part and the output part, which are adapted to receive a generated by a force acting between the drive part and the output part torsional torque twist angle by elastic deformation.

Eine Entkopplungseinheit ist Bestandteil eines Wankstabilisators für ein Kraftfahrzeug, wobei ein aktiver Wankstabilisator an einer Vorderachse oder an einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs verbaut sein kann. Ein elektromechanischer Wankstabilisator umfasst einen Elektromotor, ein Steuergerät, ein mehrstufiges Planetengetriebe und eine Elastomerkupplung, die Bestandteil einer Elastomer-Entkopplungs-Einheit (EKE) ist und den Aktuator von Einflüssen durch Fahrbahnunebenheiten bei Geradeausfahrt entkoppelt. Kleine Verdrehungen zwischen Drehstäben werden durch aus einem Elastomer hergestellte Formkörper aufgenommen. A decoupling unit is part of a roll stabilizer for a motor vehicle, wherein an active roll stabilizer can be installed on a front axle or on a rear axle of a motor vehicle. An electromechanical roll stabilizer includes an electric motor, a controller, a multi-stage planetary gear, and an elastomeric coupling that is part of an elastomeric decoupling unit (EKE) that decouples the actuator from roadway unevenness when driving straight ahead. Small twists between torsion bars are absorbed by moldings made of an elastomer.

Ein Wankstabilisator mit einer Entkopplungseinheit ist aus der EP 2 213 489 A1 bekannt, der ein Antriebsteil und ein Abtriebsteil umfasst, zwischen inneren und äußeren, ineinander eingreifenden Stegen ist jeweils ein aus einem Elastomer hergestellter Formkörper aufgenommen. Dadurch ergibt sich ein bestimmter, gewünschter Verlauf des Drehmoments über den Verdrehwinkel zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil bzw. zwischen den beiden Drehstäben des Wankstabilisators. Der aktive Wankstabilisator weist bei kleinen Dreh- bzw. Torsionsmomenten eine hohe Elastizität auf. Dabei sind Relativbewegungen zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil unter Verformung der Formkörper ohne Übertragung eines nennenswerten Drehmoments möglich. Ab einem bestimmten Drehwinkel steigt das übertragene Drehmoment jedoch progressiv an. Bei weiterer Verformung der Formkörper tritt eine progressive Steifigkeitserhöhung auf. Somit können kleine Verdrehungen der Drehstäbe des Stabilisators, die z. B. durch Fahrbahnunebenheiten entstehen, von den Formkörpern aufgenommen werden, wodurch der Fahrkomfort erhöht wird. Bei einer Kurvenfahrt und gegebenenfalls auch bei unterschiedlichen Fahrbahnunebenheiten zwischen der rechten und der linken Seite kann durch aktives Verdrehen der beiden Stabilisatorhälften mittels des Wankstabilisators die Wankbewegung des Fahrzeugs verringert werden.A roll stabilizer with a decoupling unit is from the EP 2 213 489 A1 known, comprising a drive part and a driven part, between inner and outer, intermeshing webs each one made of an elastomer molded body is added. This results in a specific, desired course of the torque over the angle of rotation between the drive part and driven part or between the two torsion bars of the roll stabilizer. The active roll stabilizer has a high elasticity for small torques or torques. In this case, relative movements between the drive part and the output part under deformation of the molded body without transfer of a significant torque are possible. From a certain angle of rotation, however, the transmitted torque increases progressively. Upon further deformation of the molded body occurs a progressive increase in stiffness. Thus, small rotations of the torsion bars of the stabilizer z. B. caused by road bumps are absorbed by the moldings, whereby the ride comfort is increased. When cornering and possibly also with different road bumps between the right and the left side can be reduced by active rotation of the two stabilizer halves by means of the roll stabilizer, the rolling motion of the vehicle.

Die 1–3 zeigen Komponenten einer von der Anmelderin entwickelten Entkopplungseinheit, die als Elastomerkupplung ausgebildet ist. 1 zeigt ein Antriebsteil 1 mit einem Außenstern 2, dessen Stege 3 an beiden Seiten anvulkanisierte Formköper 4, 5 aufweisen. 2 zeigt ein als Innenstern ausgebildetes Abtriebsteil 6, der an den Außenstern 2 angepasste und gegengleich geformte Ausnehmungen aufweist. Zwischen dem Innenstern und dem Außenstern 2 sind Freiräume gebildet, die eine Verformung der Formköper 4, 5 bei Belastung ermöglichen. Im montierten Zustand ist der Außenstern in den Innenstern eingesetzt, wodurch die Elastomerkupplung gebildet wird, die zum Übertragen eines Torsionsmoments geeignet ist.The 1 - 3 show components of a decoupler developed by the applicant, which is designed as elastomeric coupling. 1 shows a drive part 1 with an outer star 2 whose webs 3 Molded body vulcanised on both sides 4 . 5 exhibit. 2 shows a trained as an inner star driven part 6 who is attached to the outer star 2 having adapted and gegengleich shaped recesses. Between the inner star and the outer star 2 Free spaces are formed, which is a deformation of the molded body 4 . 5 allow under load. In the assembled state, the outer star is inserted into the inner star, whereby the elastomeric coupling is formed, which is suitable for transmitting a torsional moment.

3 ist eine vergrößerte, geschnittene Ansicht eines Stegs 2 des in 1 gezeigten Außensterns. Der aus einer Stahllegierung hergestellte Steg 2 weist an beiden Seiten die anvulkanisierten Formkörper 4, 5 auf. Bis zu einem bestimmten Wankwinkel verhält sich die Elastomerkupplung weich, das heißt die Steigung der Steifigkeitskennlinie ist gering. Beim Erreichen eines Grenzwinkels ist der aus dem Elastomer bestehende Formköper vollständig in einer Ausnehmung zwischen dem Innenstern und dem Außenstern aufgenommen und verhält sich somit inkompressibel. Beim Überschreiten dieses Grenzwinkels verhält sich die Elastomerkupplung steif, das heißt die Steifigkeitskennlinie weist eine große Steigung auf. Durch dieses bilineare Verhalten der Elastomerkupplung reduziert sich insbesondere beim Befahren schlechter Fahrbahnen die Anzahl der erforderlichen Regelungseingriffe des Wankstabilisators. Somit ist der Antriebsmotor des Wankstabilisators aufgrund der weichen Kennlinie der Elastomerkupplung bei derartigen Fahrbahnzuständen quasi von Bewegungen der Drehstäbe entkoppelt. 3 is an enlarged, sectional view of a bridge 2 of in 1 shown outside star. The bridge made of a steel alloy 2 has on both sides of the vulcanized moldings 4 . 5 on. Up to a certain roll angle, the elastomer coupling behaves softly, that is, the slope of the stiffness characteristic is low. Upon reaching a critical angle consisting of the elastomer molded body is completely absorbed in a recess between the inner star and the outer star and thus behaves incompressible. When this limit angle is exceeded, the elastomer coupling behaves stiff, that is, the stiffness characteristic has a large slope. As a result of this bilinear behavior of the elastomer coupling, the number of required control interventions of the roll stabilizer is reduced, in particular when driving on bad carriageways. Thus, the drive motor of the roll stabilizer is decoupled due to the soft characteristic of the elastomer coupling in such road conditions quasi quasi movements of the torsion bars.

Das Funktionsprinzip dieser an sich bekannten Elastomerkupplung beruht darauf, dass das an den Außenstern anvulkanisierte Elastomermaterial die Funktion einer Feder übernimmt, die unter Torsionsbelastung vorwiegend auf Druck beaufschlagt wird. The principle of operation of this known elastomer coupling is based on the fact that the vulcanized to the outer star elastomeric material takes over the function of a spring which is subjected to torsional stress mainly to pressure.

Bei herkömmlichen Elastomerkupplungen kann das Problem auftreten, dass die elastischen Formkörper, die entweder lose in den Taschen angeordnet oder an einen Steg anvulkanisiert sein können, Setzerscheinungen zeigen. Das bedeutet, dass die aus dem Elastomer hergestellten elastischen Formkörper nach einiger Zeit durch die auftretenden Lasten permanent verformt sind, so dass zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil, genauer gesagt zwischen dem Innenstern und dem Außenstern, Spiel auftreten kann. Durch das Setzverhalten des Elastomers kann sich die nichtlineare Kennlinie der Entkopplungseinheit in unerwünschter Weise verändern. Zudem können die Setzerscheinungen bei den aus dem Elastomer hergestellten elastischen Formkörpern zu Materialermüdung und nachfolgender Zerstörung führen, so dass Partikel in der Elastomerkupplung oder in einem Gehäuse des Wankstabilisators vorhanden sind, die die Funktion beeinträchtigen können. Generell besteht das Problem, einen Elastomerwerkstoff zu finden, der sowohl über den relevanten Temperaturbereich als auch zu im Wankstabilisator verwendeten Schmiermitteln verträglich ist.In conventional elastomer couplings, the problem may arise that the elastic molded body, which may either be arranged loosely in the pockets or vulcanized to a web, show settling phenomena. This means that the elastic moldings made of the elastomer are permanently deformed by the loads occurring after some time, so that between the drive part and the output part, more precisely between the inner star and the outer star, play can occur. Due to the setting behavior of the elastomer, the non-linear characteristic of the decoupling unit can change in an undesired manner. In addition, the settling phenomena cause material fatigue and subsequent destruction in the elastic moldings made of the elastomer, so that particles are present in the elastomer coupling or in a housing of the roll stabilizer, which may affect the function. Generally, there is the problem of finding an elastomeric material which is compatible with both the relevant temperature range and lubricants used in the roll stabilizer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Elastomerkupplung anzugeben, deren Kennlinie auch mit fortschreitender Lebensdauer im Wesentlichen unverändert bleibt.The invention is therefore based on the object to provide an elastomer coupling whose characteristic remains essentially unchanged with advancing life.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Elastomerkupplung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Elemente als Blattfedern ausgebildet sind. To solve this problem, it is provided according to the invention in an elastomer coupling of the type mentioned that the elements are designed as leaf springs.

Anders als bei im Stand der Technik bekannten Lösungen wird bei der erfindungsgemäßen Elastomerkupplung kein elastomerer Formkörper eingesetzt, da dieser Werkstoff mit zunehmender Betriebszeit Probleme verursachen kann. Stattdessen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Elemente, die zwischen dem Abtriebsteil und dem Antriebsteil angeordnet sind, als Blattfedern ausgebildet sind. Diese Elemente bewirken, dass die Entkopplungseinheit eine nichtlineare Kennlinie besitzt. Bei einem kleinen auftretenden Torsionsmoment tritt keine Verdrehung zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil auf, das Torsionsmoment wird dabei durch elastische Verformung der Blattfedern aufgenommen. Erst bei einem höheren Torsionsmoment kann keine weitere Verformung der Blattfedern mehr erfolgen, in diesem belasteten Zustand treibt das Antriebsteil das Abtriebsteil an. Die Entkopplungseinheit verhält sich somit bei einem geringen auftretenden Torsionsmoment weich und bei einem höheren Torsionsmoment steif. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass geringe auftretende Torsionsmomente, die z. B. durch Fahrbahnunebenheiten entstehen können, nicht zu einer Aktivierung des elektromechanischen Aktuators des Wankstabilisators führen, so dass der Wankstabilisator einen geringen Energieverbrauch aufweist. Die im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Blattfedern weisen den Vorteil auf, dass sie lediglich in ihrem elastischen Bereich betrieben werden, so dass sie bei entfallendem Torsionsmoment wieder elastisch in ihre Ausgangsposition zurückkehren. Die Blattfedern können so ausgelegt werden, dass sie dauerhaft kein Setzverhalten zeigen. Unlike the solutions known in the prior art, no elastomeric molded body is used in the elastomer coupling according to the invention, since this material can cause problems with increasing operating time. Instead, the invention provides that the elements which are arranged between the driven part and the drive part are formed as leaf springs. These elements cause the decoupling unit to have a non-linear characteristic. At a small occurring torsional moment occurs no rotation between the drive part and driven part, the torsional moment is absorbed by elastic deformation of the leaf springs. Only at a higher torsional moment no further deformation of the leaf springs can be done more, in this loaded state, the drive part drives the driven part. The decoupling unit behaves soft at a low torsional moment and stiff at a higher torsional moment. This results in the advantage that low torsional moments occurring, the z. B. may arise due to road bumps, do not lead to an activation of the electromechanical actuator of the roll stabilizer, so that the roll stabilizer has a low energy consumption. The leaf springs provided in the context of the invention have the advantage that they are operated only in their elastic range, so that they return elastically to their starting position when the torsional moment is eliminated. The leaf springs can be designed so that they show no permanent setting behavior.

Bei der erfindungsgemäßen Entkopplungseinheit wird es bevorzugt, dass die Blattfedern parallel zur Drehachse angeordnet sind. Auf diese Weise können die Blattfedern an einem Steg eines Außensterns sowie an einer entsprechenden Anlagefläche eines Innensterns anliegen. In the decoupling unit according to the invention, it is preferred that the leaf springs are arranged parallel to the axis of rotation. In this way, the leaf springs can rest against a web of an outer star as well as on a corresponding contact surface of an inner star.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Blattfeder einen offenen elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist. Bei dieser Ausgestaltung wird der offene Querschnitt der Blattfeder beim Auftreten einer Belastung elastisch komprimiert, ohne dass das Abtriebsteil bewegt wird. Erst wenn die angreifende Last einen bestimmten Grenzwert überschreitet, ist keine weitere Verformung der Blattfeder möglich, daraufhin treibt das Antriebsteil über die Blattfedern das Abtriebsteil an. Bei einem geringen auftretenden Torsionsmoment erfolgt somit eine elastische Verformung der Blattfedern, insbesondere eine Komprimierung des offenen Querschnitts, bei weiter ansteigender Last erfolgt keine weitere Komprimierung, sondern eine Verdrehung des Abtriebsteils. A development of the invention provides that a leaf spring has an open elliptical or circular cross-section. In this embodiment, the open cross section of the leaf spring is elastically compressed when a load occurs without the driven part being moved. Only when the attacking load exceeds a certain limit, no further deformation of the leaf spring is possible, then drives the drive part on the leaf springs to the output part. At a low torsional moment thus occurs an elastic deformation of the leaf springs, in particular a compression of the open cross section, with further increasing load is no further compression, but a rotation of the driven part.

Bei der erfindungsgemäßen Entkopplungseinheit kann es vorgesehen sein, dass die Öffnung der Blattfeder radial nach außen weist. Da das Antriebsteil und das Abtriebsteil relativ zueinander eine Drehbewegung um dieselbe Achse ausführen, ist es zweckmäßig, die Blattfeder so anzuordnen, dass die Öffnung ihres Querschnitts radial nach außen weist. An der radial äußeren Seite ist der bei einer Relativdrehung zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil zurückgelegte Weg größer als an der Innenseite. Dementsprechend können die freien Enden der Blattfeder dieser Bewegung folgen.In the decoupling unit according to the invention, it may be provided that the opening of the leaf spring points radially outwards. Since the drive part and the driven part execute a rotational movement about the same axis relative to each other, it is expedient to arrange the leaf spring so that the opening of its cross-section points radially outward. On the radially outer side of the distance traveled during a relative rotation between the drive part and driven part is greater than on the inside. Accordingly, the free ends of the leaf spring can follow this movement.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass eine Blattfeder eine nicht konstante Dicke aufweist, wobei die Dicke radial außen bzw. an den Endabschnitten geringer ist als innen. Durch das Vorsehen einer Blattfeder mit einer nicht konstanten Dicke ergeben sich Bereiche unterschiedlicher Steifigkeit. Eine derartige Blattfeder weist an ihren Endabschnitten eine geringe Steifigkeit auf, durch die in Radialrichtung zur Mitte der Blattfeder hin zunehmende Dicke ergibt sich eine erhöhte Steifigkeit. Die Blattfeder kann so geformt sein, dass sie im unbelasteten Ausgangszustand lediglich mit ihren freien Enden an dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil anliegt. Bei zunehmender Belastung ändert sich der Winkel zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil, insbesondere zwischen einem Steg des Außensterns und einer Anlagefläche des Innensterns. Dadurch wird die Blattfeder verformt, wobei ein gedachter Kraftangriffspunkt radial nach innen verschoben wird. Da die Blattfeder allerdings radial innen steifer als weiter außen ausgebildet ist, zeigt sie ein nichtlineares Verhalten, insbesondere besteht ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen einem einwirkenden Drehmoment und dem sich einstellenden Drehwinkel. Dadurch ergibt sich das gewünschte Verhalten der Entkopplungseinheit, bei der geringe Torsionsmomente durch elastische Verformung der Blattfedern aufgenommen werden, erst wenn das Torsionsmoment einen bestimmten Grenzwert überschreitet, stellt sich eine Verdrehung ein.It is also within the scope of the invention that a leaf spring has a non-constant thickness, wherein the thickness is radially outside or at the end portions less than inside. By providing a leaf spring with a non-constant thickness results in areas of different stiffness. Such a leaf spring has a low rigidity at its end portions, increasing in thickness towards the center of the leaf spring in the radial direction results in increased rigidity. The leaf spring may be shaped so that it rests in the unloaded initial state only with their free ends on the drive part and the output part. As the load increases, the angle between the drive part and driven part, in particular between a web of the outer star and a contact surface of the inner star changes. As a result, the leaf spring is deformed, wherein an imaginary force application point is moved radially inward. However, since the leaf spring is radially stiffer inside than further out, it shows a non-linear behavior, in particular there is a non-linear relationship between an applied torque and the self-adjusting angle of rotation. This results in the desired behavior of the decoupling unit, in which small torsional moments are absorbed by elastic deformation of the leaf springs, only when the torsional moment exceeds a certain limit value, a rotation occurs.

Vorzugsweise ist es bei der erfindungsgemäßen Entkopplungseinheit vorgesehen, dass ein Steg beidseitig von einer Blattfeder umgeben ist. Dementsprechend sind jedem Steg zwei Blattfedern zugeordnet. Das Antriebsteil einer Entkopplungseinheit kann mehrere, beispielsweise drei, vier oder fünf in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Stege aufweisen, über die das Drehmoment an das Abtriebsteil übertragen wird. Preferably, it is provided in the decoupling unit according to the invention that a web is surrounded on both sides by a leaf spring. Accordingly, each web are associated with two leaf springs. The drive part of a decoupling unit may have several, for example, three, four or five webs distributed in the circumferential direction over which the torque is transmitted to the output part.

Vorzugsweise erstreckt sich eine Blattfeder der erfindungsgemäßen Entkopplungseinheit zumindest über einen Teil der Länge eines Stegs. Es liegt daher auch im Rahmen der Erfindung, dass sich eine Blattfeder über die gesamte Länge eines Steges erstreckt. Durch die Wahl der Länge der Blattfedern kann die Steifigkeit der Entkopplungseinheit beeinflusst werden. Daneben kann eine Beeinflussung des Verhaltens der Entkopplungseinheit durch weitere Parameter bewirkt werden, beispielsweise durch Veränderung der Dicke der Blattfedern, des verwendeten Werkstoffs oder der verwendeten Legierung sowie durch die Größe des Biegeradius einer elliptischen oder kreisförmigen Blattfeder mit offenem Querschnitt. Preferably, a leaf spring of the decoupling unit according to the invention extends at least over part of the length of a web. It is therefore also within the scope of the invention that a leaf spring extends over the entire length of a web. By choosing the length of the leaf springs, the rigidity of the decoupling unit can be influenced. In addition, influencing the behavior of the decoupling unit can be effected by other parameters, for example by changing the thickness of the leaf springs, the material used or the alloy used and by the size of the bending radius of an elliptical or circular leaf spring with an open cross-section.

Hinsichtlich des verwendeten Werkstoffs kann es bei der erfindungsgemäßen Entkopplungseinheit vorgesehen sein, dass eine Blattfeder aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder aus einem Kunststoffmaterial oder einem Verbundwerkstoff oder einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist. Mehrere Werkstoffe, Materialien oder Verbundwerkstoffe können dabei auch kombiniert werden, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen. Beispielsweise kann eine aus einem Kunststoffmaterial hergestellte Blattfeder eine metallische Schicht aufweisen, wodurch das Abriebverhalten verbessert wird.With regard to the material used, it can be provided in the decoupling unit according to the invention that a leaf spring is made of a metal or a metal alloy or of a plastic material or a composite material or a fiber composite material. Multiple materials, materials or composites can also be combined to achieve specific properties. For example, a leaf spring made of a plastic material may have a metallic layer, whereby the abrasion behavior is improved.

Daneben betrifft die Erfindung einen Wankstabilisator, der mit Drehstäben eines geteilten Stabilisators verbindbar oder verbunden ist und einen elektromechanischen Aktuator mit einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil aufweist, zwischen denen eine Entkopplungseinheit der beschriebenen Art angeordnet ist.In addition, the invention relates to a roll stabilizer, which is connectable or connected to torsion bars of a split stabilizer and having an electromechanical actuator with a drive part and a driven part, between which a decoupling unit of the type described is arranged.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:Further advantages and details of the invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:

1 eine perspektivische Ansicht eines Antriebsteils mit einem Innenstern einer herkömmlichen Elastomerkupplung; 1 a perspective view of a drive part with an inner star of a conventional elastomeric coupling;

2 eine perspektivische Ansicht eines Abtriebsteils mit einem Außenstern einer herkömmlichen Elastomerkupplung; 2 a perspective view of a driven part with an outer star of a conventional elastomeric coupling;

3 eine geschnittene Ansicht des in 1 gezeigten Innensterns; 3 a sectional view of the in 1 shown inner star;

4 eine perspektivische Ansicht eines Außensterns einer erfindungsgemäßen Entkopplungseinheit mit Blattfedern; 4 a perspective view of an outer star of a decoupling unit according to the invention with leaf springs;

5 eine perspektivische Ansicht einer Blattfeder; 5 a perspective view of a leaf spring;

6 eine perspektivische Ansicht eines Außensterns mit montierten Blattfedern einer erfindungsgemäßen Entkopplungseinheit; und 6 a perspective view of an outer star with mounted leaf springs of a decoupling unit according to the invention; and

7 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Entkopplungseinheit mit Innenstern und Außenstern; 7 a perspective view of a decoupling unit according to the invention with inner star and outer star;

8 eine Blattfeder im unbelasteten Zustand, und 8th a leaf spring in the unloaded state, and

9 eine Blattfeder im belasteten Zustand. 9 a leaf spring in the loaded condition.

4 ist eine perspektivische Ansicht eines Außensterns 7 einer Entkopplungseinheit. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Außenstern 7 drei über den Umfang verteilt angeordnete Stege 8 auf, die an einer kreisförmigen Platte 9 angeordnet sind. Die Stege 8 erstrecken sich parallel zur Axialrichtung, die Stege 8 erstrecken sich ausgehend von einer axialen Drehachse 10. 4 is a perspective view of an outer star 7 a decoupling unit. In the illustrated embodiment, the outer star 7 three webs distributed over the circumference 8th on, on a circular plate 9 are arranged. The bridges 8th extend parallel to the axial direction, the webs 8th extend from an axial axis of rotation 10 ,

An jedem Steg 8 sind beidseitig, das heißt in beide Tangentialrichtungen Blattfedern 11 angeordnet, die sich in diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge eines Stegs 8 erstrecken. At every jetty 8th are bilateral, that is leaf springs in both tangential directions 11 arranged in this embodiment over the entire length of a web 8th extend.

5 ist eine perspektivische Ansicht der Blattfeder 11, die als offenes Profil ausgebildet ist und eine im Wesentlichen zylindrische Grundform mit elliptischem Querschnitt aufweist. Im Bereich der Endabschnitte 12 ist die Wandstärke der Blattfeder 11 verringert. Die in 5 gezeigte näherungsweise elliptische Form ist lediglich beispielhaft zu verstehen, daneben sind auch andere Ausführungen denkbar, beispielsweise kann eine Blattfeder als geschlitzter Ring, das heißt mit einem Kreisprofil oder einem kreissegmentförmigen Profil ausgebildet sein. Ebenso wäre ein U-förmiges Profil denkbar, bei dem die beiden äußeren Schenkel eine elastische Verformung der Blattfeder ermöglichen. 5 is a perspective view of the leaf spring 11 , which is formed as an open profile and has a substantially cylindrical basic shape with elliptical cross-section. In the area of the end sections 12 is the wall thickness of the leaf spring 11 reduced. In the 5 shown approximately elliptical shape is to be understood merely by way of example, other embodiments are also conceivable, for example, a leaf spring as a slotted ring, that is formed with a circular profile or a circular segment-shaped profile. Likewise, a U-shaped profile would be conceivable in which the two outer legs allow elastic deformation of the leaf spring.

In 4 erkennt man, dass die Außenkontur der Stege 8 konkav, das heißt nach innen gekrümmt ist, wodurch eine Aufnahme für die konvexe Außenkontur der Blattfedern 11 gebildet wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Blattfedern 11 aus einem Federstahlmaterial hergestellt.In 4 one recognizes that the outer contour of the webs 8th concave, that is curved inwards, whereby a receptacle for the convex outer contour of the leaf springs 11 is formed. By doing illustrated embodiment, the leaf springs 11 made of a spring steel material.

6 ist eine ähnliche Darstellung wie 4 und zeigt den Außenstern 7 mit den Stegen 8 und den Blattfedern 11. Die parallel zur Drehachse 10 angeordneten Blattfedern 11 sind so angeordnet, dass die Öffnung 13 der Blattfedern 11 radial nach außen weist. Da jedem Steg 8 zwei Blattfedern 11 zugeordnet sind, weist die Entkopplungseinheit in diesem Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Blattfedern 11 auf. 6 is a similar representation as 4 and shows the outer star 7 with the jetties 8th and the leaf springs 11 , The parallel to the axis of rotation 10 arranged leaf springs 11 are arranged so that the opening 13 the leaf springs 11 pointing radially outwards. As every jetty 8th two leaf springs 11 are assigned, the decoupling unit in this embodiment has a total of six leaf springs 11 on.

7 zeigt eine Entkopplungseinheit 14, umfassend den Außenstern 7 sowie einen Innenstern 15, der zylinderförmig ausgebildet ist und eine zentrale, axiale Ausnehmung sowie sich von dort radial erstreckende Ausnehmungen 16 aufweist, in die der die Stege 8 aufweisende Außenstern 7 sowie die Blattfedern 11 aufgenommen sind. Die Ausnehmungen 16 des Innensterns 15 sind somit näherungsweise gegengleich zu den Stegen 8 und den Blattfedern 11 ausgebildet. Allerdings sind die Ausnehmungen 16 so bemessen, dass Spiel vorhanden ist, so dass eine elastische Verformung der Blattfedern 11 möglich ist. In 7 erkennt man, dass die Entkopplungseinheit bezüglich der Drehachse 10 rotationssymmetrisch ausgebildet ist, das heißt die Entkopplungseinheit kann sowohl eine relative Verdrehung zwischen dem Außenstern 7 und dem Innenstern 15 im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn durchführen. 7 shows a decoupling unit 14 comprising the outer star 7 as well as an inner star 15 , which is cylindrical and a central, axial recess and from there radially extending recesses 16 in which the the webs 8th having outer star 7 as well as the leaf springs 11 are included. The recesses 16 of the inner star 15 are thus approximately opposite to the webs 8th and the leaf springs 11 educated. However, the recesses are 16 so dimensioned that play is present, allowing an elastic deformation of the leaf springs 11 is possible. In 7 one recognizes that the decoupling unit with respect to the axis of rotation 10 is formed rotationally symmetrical, that is, the decoupling unit can both a relative rotation between the outer star 7 and the inner star 15 clockwise and counterclockwise.

Beim Befahren einer unebenen Fahrbahn kann der Fall eintreten, dass über den Stabilisator ein Drehmoment auf die Entkopplungseinheit 14 ausgeübt wird, das an der linken und der rechten Seite unterschiedlich groß ist. Dementsprechend wird eine Verdrehung zwischen dem Außenstern 7 und dem Innenstern 15 bewirkt. Ein kleines Drehmoment bzw. einer kleiner Drehwinkel bewirkt eine elastische Verformung der Blattfedern 11. Dabei werden jeweils alle auf einer Seite der Stege 8 angeordneten Blattfedern 11 komprimiert, die auf der gegenüberliegenden Seite der Stege 8 angeordneten Blattfedern 11 jedoch nicht. Da das einwirkende Drehmoment, das beispielsweise über den Außenstern 7 eingeleitet wird, bei kleinen Drehwinkeln bzw. bei einem kleinen Drehmoment vollständig durch elastische Verformung der Blattfedern 11 aufgenommen werden kann, erfolgt keine Verdrehung des Innensterns 15. Die Blattfedern 11 sind so ausgebildet, dass sie eine progressive Kennlinie besitzen. Bei einem kleinen Verdrehwinkel und entsprechend bei einem kleinen Drehmoment verhalten sich die Blattfedern 11 wie weiche Federn, bei einem weiter ansteigenden Drehwinkel bzw. einem höheren einwirkenden Drehmoment verhalten sie sich wie steife Federn, ab einem bestimmten Grenzwert des Verdrehwinkels liegt eine Blocklage vor, das heißt eine weitere elastische Verformung der Blattfedern 11 ist nicht möglich und ein angreifendes Drehmoment wird direkt übertragen, beispielsweise von dem Innenstern 15 auf den Außenstern 7, so dass dieser verdreht wird. Die Kennlinie der Blattfedern 11 ist dabei so gewählt, dass ein Drehmoment, das durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufen wird, durch elastische Verformung der Blattfedern 11 aufgenommen wird, so dass das jeweils gegenüberliegenden Bauteil und dementsprechend der gegenüberliegende Stabilisator nicht verdreht wird. Auf diese Weise wird der unerwünschte Kopiereffekt vermieden. Andererseits, wenn die Entkopplungseinheit durch den elektromechanischen Aktuator (nicht gezeigt) angetrieben wird, wird zur Regelung des Wankverhaltens gezielt ein Drehmoment erzeugt und über die Entkopplungseinheit übertragen. Der Außenstern 7 ist dazu mit dem elektromechanischen Aktuator verbunden, beispielsweise über ein zwischengeschaltetes mehrstufiges Planetengetriebe. Wenn der elektromechanische Aktuator betätigt wird, wird der Außenstern 7 über das Planetengetriebe verdreht. Diese Verdrehung wird zunächst durch elastische Verformung der Blattfedern 11 aufgenommen. Sobald keine weitere elastische Verformung der Blattfedern 11 möglich ist und diese sich in Blocklage befinden wird das von dem Aktuator erzeugte Drehmoment unmittelbar von dem Außenstern 7 auf den Innenstern 15 übertragen, wodurch das gewünschte Drehmoment zwischen zwei Drehstäben eines Stabilisators erzeugt wird. Nach dem Ausschalten des elektromechanischen Aktuators kehren die Blockfedern 11 wieder in ihre Ausgangsposition zurück, durch die in ihnen gespeicherte potenzielle Energie werden der Außenstern 15 und der Innenstern 7 wieder in die Ausgangsposition gedreht. When driving on an uneven road, it may happen that a torque is applied to the decoupling unit via the stabilizer 14 is exercised, which is different in size on the left and the right side. Accordingly, a twist between the outer star 7 and the inner star 15 causes. A small torque or a small angle of rotation causes an elastic deformation of the leaf springs 11 , Each one of them will be on one side of the bars 8th arranged leaf springs 11 compressed on the opposite side of the webs 8th arranged leaf springs 11 However not. Because the acting torque, for example, over the outer star 7 is initiated, at small angles of rotation or at a small torque completely by elastic deformation of the leaf springs 11 can be included, there is no rotation of the inner star 15 , The leaf springs 11 are designed so that they have a progressive characteristic. At a small angle of rotation and correspondingly at a low torque, the leaf springs behave 11 like soft springs, with a further increasing angle of rotation or a higher acting torque they behave like stiff springs, from a certain limit of the angle of rotation is a block position, that is, a further elastic deformation of the leaf springs 11 is not possible and an attacking torque is transmitted directly, for example, from the inner star 15 on the outer star 7 so that this is twisted. The characteristic of the leaf springs 11 is chosen so that a torque that is caused by road bumps, by elastic deformation of the leaf springs 11 is taken, so that the respective opposite component and, accordingly, the opposite stabilizer is not twisted. In this way, the unwanted copying effect is avoided. On the other hand, when the decoupling unit is driven by the electromechanical actuator (not shown), a torque is selectively generated to control the roll behavior and transmitted via the decoupling unit. The outer star 7 is connected to the electromechanical actuator, for example via an intermediate multi-stage planetary gear. When the electromechanical actuator is actuated, the outer star becomes 7 twisted over the planetary gear. This twist is initially due to elastic deformation of the leaf springs 11 added. As soon as no further elastic deformation of the leaf springs 11 is possible and these are in block position, the torque generated by the actuator is directly from the outer star 7 on the inner star 15 transmit, whereby the desired torque between two torsion bars of a stabilizer is generated. After switching off the electromechanical actuator, the block springs return 11 return to their starting position, through the potential energy stored in them become the outer star 15 and the inner star 7 turned back to the starting position.

Die 8 und 9 zeigen schematisch das Verhalten einer Blattfeder, wenn diese komprimiert wird. Die Verformung ist dabei zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt.The 8th and 9 show schematically the behavior of a leaf spring when it is compressed. The deformation is exaggerated for illustrative purposes.

8 zeigt den Ausgangszustand, wenn die Blattfeder 11 kräftefrei zwischen einem Steg 8 und einer Kante 17 des Innensterns 15 angeordnet ist. Die Blattfeder 11 weist einen nicht konstanten Querschnitt auf, die Steifigkeit der Blattfeder 11 ist an den Endabschnitten 12 gering und nimmt radial nach innen zu. Die Radialrichtung 18 wird in 8 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt. In diesem Zustand liegt die Blattfeder 11 mit ihren Endabschnitten 12 praktisch kräftefrei an dem Steg 8 und der gegenüberliegenden Kante 17 an. Die Kennlinie der Blattfeder 11 ist somit relativ weich. 8th shows the initial state when the leaf spring 11 free of forces between a bridge 8th and an edge 17 of the inner star 15 is arranged. The leaf spring 11 has a non-constant cross-section, the stiffness of the leaf spring 11 is at the end sections 12 low and increases radially inward. The radial direction 18 is in 8th represented by a dash-dotted line. In this state, the leaf spring lies 11 with their end sections 12 virtually free of forces on the bridge 8th and the opposite edge 17 at. The characteristic of the leaf spring 11 is thus relatively soft.

9 zeigt den Zustand, wenn ein Drehmoment aufgebracht wird. Durch das aufgebrachte Moment verringert sich der Öffnungswinkel zwischen dem Steg 8 des Außensterns 7 und der Kante 17 des Innensterns 15, wodurch die Blattfeder 11 elastisch verformt wird. Die Blattfeder 11 wird dabei komprimiert, so dass die beiden gegenüberliegenden Endabschnitte 12 sich annähern. Eine weitere Folge der Komprimierung ist, dass sich ein (gedachter) Kraftangriffspunkt radial nach innen verlagert. An dieser Stelle ist die Steifigkeit der Blattfeder 11 höher als an dem ursprünglichen Kraftangriffspunkt an den Endabschnitten 12, dementsprechend steigt die Steifigkeit der Blattfeder 11 an, wodurch sich die gewünschte, nicht lineare Kennlinie ergibt. Die Blattfeder 11 weist somit bei geringen angreifenden Drehmomenten und geringen Verdrehwinkeln eine geringe Steifigkeit und bei höheren Drehmomenten und höheren Verdrehwinkeln eine höhere Steifigkeit und dementsprechend eine progressive Federkennlinie auf. 9 shows the state when a torque is applied. The applied moment reduces the opening angle between the web 8th of the outer star 7 and the edge 17 of the inner star 15 , causing the leaf spring 11 is elastically deformed. The leaf spring 11 will be there compressed so that the two opposite end portions 12 to approach. Another consequence of the compression is that an (imaginary) force application point shifts radially inwards. At this point is the stiffness of the leaf spring 11 higher than at the original point of force application at the end sections 12 , accordingly, the rigidity of the leaf spring increases 11 which results in the desired, non-linear characteristic. The leaf spring 11 Thus, at low attacking torques and low angles of rotation low rigidity and at higher torques and higher angles of rotation a higher rigidity and accordingly a progressive spring characteristic.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebsteil driving part
22: Außenstern outside star
33: Steg web
44: Formkörper moldings
55: Formkörper moldings
66: Abtriebsteil stripping section
77: Außenstern outside star
88th: Steg web
99: Platte plate
1010: Drehachse axis of rotation
1111: Blattfeder leaf spring
1212: Endabschnitt end
1313: Öffnung opening
1414: Entkopplungseinheit decoupling unit
1515: Innenstern inside star
1616: Ausnehmung recess
1717: Kante edge
1818: Radialrichtung radial direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2213489 A1 [0003]

Claims

Decoupling unit ( 14 ) for an electromechanical actuator, with a drive part and an output part, wherein either the drive part or the output part more about a rotation axis ( 10 ) distributed, radially outwardly extending webs ( 8th ), which in correspondingly opposite recesses ( 16 ) engage the other part, wherein between the drive member and the driven part elements are arranged, which are adapted to receive a generated by a torsion torque acting between the drive part and driven part torsion by elastic deformation, characterized in that the elements as leaf springs ( 11 ) are formed.

Decoupling device according to claim 1, characterized in that the leaf springs ( 11 ) parallel to the axis of rotation ( 10 ) are arranged.

Decoupling unit according to claim 1 or 2, characterized in that a leaf spring ( 11 ) has an open elliptical or circular cross-section.

Decoupling unit according to claim 3, characterized in that the opening of the leaf spring ( 11 ) points radially outward.

Decoupling unit according to one of the preceding claims, characterized in that a leaf spring ( 11 ) has a non-constant thickness, wherein the thickness is radially lower outside than inside.

Decoupling device according to one of the preceding claims, characterized in that a web ( 8th ) on both sides of a leaf spring ( 11 ) is surrounded.

Decoupling unit according to one of the preceding claims, characterized in that a leaf spring ( 11 ) at least over part of the length of a web ( 8th ).

Decoupling unit according to one of the preceding claims, characterized in that a leaf spring ( 11 ) is made of a metal or a metal alloy or of a plastic material or a composite material or a fiber composite material.

Roll stabilizer, which is connectable or connected to torsion bars of a split stabilizer and has an electromechanical actuator with a drive part and a driven part, between which a decoupling unit ( 14 ) is arranged according to one of claims 1 to 8.