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Die Erfindung betrifft eine Koppelstange zum Aktivieren und Deaktivieren eines Wankstabilisators.
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Üblicherweise weist jede Radachse eines Kraftfahrzeuges einen Wankstabilisator auf, der nach dem Torsionsstabprinzip arbeitet. Der Wankstabilisator ist im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugachse angeordnet und an beiden Enden über eine jeweilige Koppelstange mit der Radaufhängung verbunden.
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Ferner dient der Wankstabilisator zur Stabilisierung des Karosserieaufbaus gegenüber unerwünschten Wankbewegungen um die Längsachse des Kraftfahrzeuges. Solche Wankbewegungen treten beispielsweise bei Kurvenfahrt des Kraftfahrzeuges auf. Die Wankbewegung des Kraftfahrzeuges wird durch den Wankstabilisator beeinflusst, indem die Einfederbewegung der linken und rechten Radaufhängung einer Achse mithilfe des Wankstabilisators miteinander gekoppelt wird. Somit findet ein Kopiereffekt zwischen den Einfederbewegungen der beiden Räder an der Achse statt, welcher bei Kurvenfahrten erwünscht hingegen bei Geradeausfahrt unerwünscht ist. Des Weiteren behindert ein starr angebundener Wankstabilisator die maximal mögliche Verschränkung des Fahrwerks im Gelände. Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik gehen schaltbare Koppelstangen zur Erhöhung der Geländegängigkeit von Kraftfahrzeugen hervor.
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Beispielsweise geht aus der
DE 10 2009 046 950 A1 eine semiaktive Koppelstange zum Aktivieren oder Deaktivieren eines Stabilisators eines Fahrzeuges hervor. Die Koppelstange weist zumindest ein Außenrohr, in dem zumindest abschnittsweise ein Stangenelement geführt ist auf. Im aktivierten Zustand ist eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr und dem Stangenelement blockiert und im nicht aktivierten Zustand ist eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr und dem Stangenelement zugelassen. Zum Blockieren und Freigeben der Relativbewegung ist zumindest eine Blockiereinrichtung vorgesehen, die in die Koppelstange integriert ist. Insgesamt offenbart die
DE 10 2009 046 950 A1 im Wesentlichen vier Ausführungsbeispiele für die Blockiereinrichtung. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist als Blockiereinrichtung zumindest ein piezoelektrischer Aktuator zum kraftschlüssigen Blockieren des Stangenelements vorgesehen. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist als Blockiereinrichtung eine betätigbare Kugelverrastung zum formschlüssigen Blockieren des Stangenelements vorgesehen. Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist als Blockiereinrichtung zumindest ein betätigbares Mutterelement vorgesehen, das einem Gewindeabschnitt an dem Stangenelement zugeordnet ist, um das Stangenelement in axialer Richtung zu blockieren. Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ist als Blockiereinrichtung zumindest ein magnetorheologischer Aktuator mit einer an dem Stangenelement befestigten Ringspule vorgesehen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine schaltbare Koppelstange zum Aktivieren und Deaktivieren eines Wankstabilisators zu schaffen, die besonders kostengünstig herstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Koppelstange zum Aktivieren und Deaktivieren eines Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Führungsschiene mit einer ersten und zweiten Befestigungseinrichtung, wobei die erste Befestigungseinrichtung stationär an einem ersten distalen Ende der Führungsschiene angeordnet ist, und wobei die zweite Befestigungseinrichtung in einem deaktivierten Zustand des Wankstabilisators axial beweglich an der Führungsschiene angeordnet ist, wobei ferner die zweite Befestigungseinrichtung in einem aktivierten Zustand des Wankstabilisators über eine daran angeordnete Arretierungseinrichtung stationär an der Führungsschiene festlegbar ist, wobei die Arretierungseinrichtung einen Sperrriegel zur stationären Festlegung der zweiten Befestigungseinrichtung an der Führungsschiene aufweist. Mit anderen Worten ist die Koppelstange zwischen zwei Zuständen schaltbar, wobei der Wankstabilisator je nach Schaltzustand der Koppelstange aktiviert oder deaktiviert wird. Der Wankstabilisator wird durch die stationäre Festlegung der zweiten Befestigungseinrichtung aktiviert, wobei dadurch die beiden Achsseiten des Fahrwerks über den Wankstabilisator verbunden werden. Das Lösen des Sperrriegels deaktiviert den Wankstabilisator und ermöglicht die axiale Verschiebung der zweiten Befestigungseinrichtung an der Führungsschiene. Dadurch kann das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs maximal verschränkt werden, ohne das ein Torsionsmoment im Wankstabilisator entsteht.
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Vorzugsweise weist die Arretierungseinrichtung einen Linearmagneten auf, wobei der Sperrriegel mittels Linearmagneten betätigbar ist. Die magnetische Betätigung des Sperrriegels ermöglicht eine besonders einfache und zuverlässige Schaltung der Koppelstange. Insbesondere ist der Linearmagnet als bistabiler Linearmagnet ausgebildet. Die Verwendung des bistabilen Linearmagneten ist besonders vorteilhaft, da elektrische Energie lediglich während des Betätigungszeitpunkts benötigt wird. Eine dauerhafte Bestromung zur Positionssicherung des Sperrriegels ist somit nicht notwendig. Vorteilhafterweise wird der Sperrriegel beispielsweise über einen Schalter entriegelt. Dadurch wird, entweder im Stillstand oder bei geringen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs der Wankstabilisator deaktiviert. Weiterhin ist eine automatische Regelung oder Steuerung der Koppelstange beispielsweise in einem Geländebetrieb des Kraftfahrzeugs denkbar. Der Sperrriegel ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist der Linearmagnet mittels Schrauben an der zweiten Befestigungseinrichtung befestigt. Somit ist eine Wartung oder Reparatur der Arretierungseinrichtung besonders einfach.
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Des Weiteren bevorzugt weist die Führungsschiene einen radialen Durchbruch auf, die zur Aufnahme des Sperrriegels vorgesehen ist. Mit anderen Worten dringt der Sperrriegel bei dem stationären Festlegen der zweiten Befestigungseinrichtung an der Führungsschiene radial in den radialen Durchbruch an der Führungsschiene ein und verbindet dadurch die zweite Befestigungseinrichtung mit der Führungsschiene. Der radiale Durchbruch ist komplementär zum Sperrriegel ausgebildet und weist vorzugsweise eine zylindrische Form auf.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die zweite Befestigungseinrichtung eine Aussparung zur Aufnahme des Sperrriegels auf, wobei der radiale Durchbruch in der Führungsschiene zur Durchführung des Sperrriegels als Durchgangsbohrung ausgebildet ist. Je nach Schaltzustand des Sperrriegels wird die Durchgangsbohrung in der Führungsschiene und die Aussparung in der zweiten Befestigungseinrichtung mehr oder weniger durchsetzt. Zwischen einem vollständig geschlossenem Zustand, in dem der Sperrriegel axial in der Aussparung zur Anlage kommt und einem vollständig geöffnetem Zustand, in dem der Sperrriegel axial am Linearmagneten zur Anlage kommt, ist jede Schaltstellung denkbar.
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Vorzugsweise weist die Führungsschiene an einem zweiten distalen Ende ein Anschlagelement zur axialen Anlage der zweiten Befestigungseinrichtung auf. Mithin ist die Führungsschiene am zweiten distalen Ende durch das Anschlagelement begrenzt. Das Anschlagelement ist vorzugsweise stoffschlüssig über eine Schweißnaht mit der Führungsschiene verbunden.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die jeweilige Befestigungseinrichtung ein Kugelkopfgelenk umfasst. Das Kugelkopfgelenk der ersten Befestigungseinrichtung ist vorzugsweise mit dem Fahrwerksdämpfer des Kraftfahrzeugs verbunden. Dazu ist am Kugelkopfgelenk vorzugsweise ein Gewindestift ausgebildet. Die Führungsschiene ist insbesondere stoffschlüssig über eine Schweißnaht mit dem Kugelkopfgelenk verbunden. Ferner ist das Kugelkopfgelenk der zweiten Befestigungseinrichtung über einen Gewindestift vorzugsweise mit dem Wankstabilisator verbunden.
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Des Weiteren bevorzugt ist axial zwischen der ersten und der zweiten Befestigungseinrichtung ein Federelement angeordnet. Das Federelement ist dazu vorgesehen, die zweite Befestigungseinrichtung gegen das Anschlagelement am zweiten distalen Ende der Führungsschiene zu drücken, solange keine äußere Kraft auf die zweite Befestigungseinrichtung wirkt. Dadurch kann die Koppelstange bei geringen Geschwindigkeiten oder im Stillstand des Kraftfahrzeugs geschaltet werden. Mithin wird eine Schaltung der Koppelstange lediglich bei einem axialen Anliegen der zweiten Befestigungseinrichtung an dem Anschlagelement ermöglicht.
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Ferner bevorzugt ist die zweite Befestigungseinrichtung drehfest an der Führungsschiene angeordnet, wobei die Führungsschiene eine Außenkontur aufweist, die komplementär zu einer Innenkontur der zweiten Befestigungseinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere ist die Außenkontur der Führungsschiene mehreckig ausgebildet. Ferner ist es auch denkbar, dass die Außenkontur der Führungsschiene elliptisch ausgebildet ist oder eine andere Formaufweist, die eine drehfeste Verbindung durch Formschluss erlaubt.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
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1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Wankstabilisators mit zwei erfindungsgemäßen Koppelstangen,
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2a eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Koppelstange in einem aktivierten Zustand des Wankstabilisators,
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2b eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Koppelstange gemäß 2a in einem deaktivierten Zustand des Wankstabilisators, und
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3 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Koppelstange gemäß 2b.
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Nach 1 weist ein erfindungsgemäßer Wankstabilisator 2 für eine Radachse 14 eines – hier nicht dargestellten – Kraftfahrzeugs eine Drehstabfeder 15 auf, die über zwei Lagerelemente 16 drehbar an einer – hier nicht dargestellten – Karosserie des Kraftfahrzeugs gelagert ist. Ferner ist die Drehstabfeder 15 über eine jeweilige Koppelstange 1 mit einem jeweiligen Rad 17 des Kraftfahrzeugs verbunden. Zum Aktivieren und Deaktivieren des Wankstabilisators 2 sind die beiden Koppelstangen 1 simultan schaltbar.
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Die 2a und 2b zeigen den Aufbau der beiden identisch ausgebildeten Koppelstangen 1 gemäß 1. Die Koppelstange 1 umfasst eine Führungsschiene 3 mit einer ersten und zweiten Befestigungseinrichtung 4a, 4b, die jeweils ein Kugelkopfgelenk 12a, 12b und einen daran angeordneten Gewindestift 19a, 19b umfassen. Die erste Befestigungseinrichtung 4a ist stationär an einem ersten distalen Ende der Führungsschiene 3 angeordnet und vorzugsweise über den Gewindestift 19a mit einem – hier nicht dargestellten – Fahrwerksdämpfer verbunden. Demgegenüber ist die zweite Befestigungseinrichtung 4b über den Gewindestift 19b mit dem – hier nicht dargestellten – Wankstabilisator verbunden. Die zweite Befestigungseinrichtung 4b weist eine Arretierungseinrichtung 5 zur stationären Festlegung der zweiten Befestigungseinrichtung 4b an die Führungsschiene 3. Zur stationären Festlegung der zweiten Befestigungseinrichtung 4b an der Führungsschiene 3 umfasst die Arretierungseinrichtung 5 einen Sperrriegel 6 und einen bistabilen Linearmagneten 7, wobei der Sperrriegel 6 über den bistabilen Linearmagneten 7 magnetisch betätigbar ist. Der bistabile Linearmagnet 7 wird über ein damit verbundenes elektrisches Kabel 18 mit elektrischer Energie versorgt. Die Führungsschiene 3 weist einen radialen Durchbruch 9 auf, die zur Durchführung des Sperrriegels 6 als Durchgangsbohrung ausgebildet ist. Ferner weist die zweite Befestigungseinrichtung 4b eine Aussparung 10 zur Aufnahme des Sperrriegels 6 auf.
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In einem deaktivierten Zustand des Wankstabilisators 2 ist die zweite Befestigungseinrichtung 4b axial beweglich an der Führungsschiene 3 angeordnet. In einem aktivierten Zustand des Wankstabilisators 2 ist die zweite Befestigungseinrichtung 4b über die Arretierungseinrichtung 5 stationär an der Führungsschiene 3 festgelegt. Dazu muss sich die zweite Befestigungseinrichtung 4b in einer Anlageposition an einem Anschlagelement 11 am zweiten distalen Ende der Führungsschiene 3 befinden. Damit die Koppelstange 1 in einem nicht belasteten Zustand an dem Anschlagelement 11 axial zur Anlage kommt ist axial zwischen der ersten und der zweiten Befestigungseinrichtung 4a, 4b ein Federelement 13 angeordnet, das dazu vorgesehen ist, die zweite Befestigungseinrichtung 4b axial gegen das Anschlagelement 11 zu drücken. Das Federelement 13 ist als Druckfeder ausgebildet und spiralförmig um die Führungsschiene 3 angeordnet. Mithin ermöglicht die schaltbare Koppelstange im geschlossenen Zustand des Sperrriegels 6 eine feste Kopplung zwischen dem Wankstabilisator und dem Fahrwerk oder im offenen Zustand des Sperrriegels 6 eine maximal mögliche Verschränkung des Fahrwerks.
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Gemäß 2a ist die zweite Befestigungseinrichtung 4b über die Arretierungseinrichtung 5 stationär an der Führungsschiene 3 festgelegt. Der Sperrriegel 6 befindet sich im geschlossenen Zustand, wobei der Sperrriegel 6 den radialen Durchbruch 9 vollständig durchsetzt und in der Aussparung 10 sowohl axial als auch radial zur Anlage kommt, wodurch die zweite Befestigungseinrichtung 4b mit der Führungsschiene 3 verbunden wird. In dieser Position des Sperrriegels 6 wir eine feste Kopplung zwischen dem Wankstabilisator und dem Fahrwerk realisiert.
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Nach 2b befindet sich der Sperrriegel 6 im geöffneten Zustand, wobei der Sperrriegel 6 axial an dem bistabilen Linearmagneten 7 zur Anlage kommt, sodass die zweite Befestigungseinrichtung 4b axial beweglich an der Führungsschiene 3 angeordnet ist. Bei einer Verschränkung des Fahrwerks wird die zweite Befestigungseinrichtung 4b axial gegen die Federkraft des Federelements 13 verschoben. Das Federelement wird dadurch gestaucht. Da die Federkraft des Federelements 13 gegenüber der Federkraft der Drehstabfeder sehr gering ist, wird eine maximal mögliche Verschränkung des Fahrwerks in dieser Schaltstellung realisiert.
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Gemäß 3 ist die zweite Befestigungseinrichtung 4b axial an der Führungsschiene 3 verschoben, wobei die zweite Befestigungseinrichtung 4b axial von dem Anschlagelement 11 beabstandet ist. Die zweite Befestigungseinrichtung 4b ist drehfest an der Führungsschiene 3 angeordnet, wobei die Führungsschiene 3 eine Außenkontur aufweist, die komplementär zu einer Innenkontur der zweiten Befestigungseinrichtung 4b ausgebildet ist. Insbesondere ist die Außenkontur der Führungsschiene 3 rechteckig ausgebildet. Dadurch wird eine axial bewegliche Lagerung der zweiten Befestigungseinrichtung 4b realisiert, das Verdrehen der zweiten Befestigungseinrichtung 4b an der Führungsschiene 3 jedoch verhindert. Ferner ist in 3 gut erkennbar, dass der bistabile Linearmagnet 7 mittel Schrauben 8 an der zweiten Befestigungseinrichtung 4b befestigt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koppelstange
- 2
- Wankstabilisator
- 3
- Führungsschiene
- 4a, 4b
- Befestigungseinrichtung
- 5
- Arretierungseinrichtung
- 6
- Sperrriegel
- 7
- Linearmagnet
- 8
- Schraube
- 9
- radialer Durchbruch
- 10
- Aussparung
- 11
- Anschlagelement
- 12a, 12b
- Kugelkopfgelenk
- 13
- Federelement
- 14
- Radachse
- 15
- Drehstabfeder
- 16
- Lagerelement
- 17
- Rad
- 18
- Kabel
- 19a, 19b
- Gewindestift
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009046950 A1 [0004, 0004]
