DE102016104700A1

DE102016104700A1 - Torsionsfederelement

Info

Publication number: DE102016104700A1
Application number: DE102016104700.7A
Authority: DE
Inventors: Jafar Khanlarov
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2017-09-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Torsionsfederelement (1), insbesondere Wankstabilisator, mit einer Mehrzahl von Drehstabfederelementen (2), die einerseits mittels einer flanschartigen ersten Aufnahme (3) angelenkt und insbesondere karosseriefest anordenbar sind und die andererseits an einer flanschartigen zweiten Aufnahme (10) eines Hebelelements (4) angelenkt sind, so dass das Hebelelement (4) gegen die erste Aufnahme (3) entgegen der Rückstellkraft der Drehstabfederelemente (2) verdrehbar ist, wobei die Drehstabfederelemente (2) jeweils in Öffnungen (8) der flanschartigen ersten Aufnahme (3) und/oder der flanschartigen zweiten Aufnahme (10) verdrehbar gelagert aufgenommen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Torsionsfederelement, insbesondere als ein Wankstabilisator, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Torsionsfederelemente sind beispielsweise durch eine Mehrzahl von Drehstabfederelementen gebildet, die einerseits drehfest aufgenommen und karosseriefest oder anderweitig am Fahrzeugaufbau angelenkt sind, und beispielsweise auch über einen Aktuator verstellbar sind, und andererseits an einem Hebel angelenkt sind, so dass sich der Hebel gegen die Karosserie bzw. gegen den Fahrzeugaufbau entgegen der Rückstellkraft der Drehstabfederelemente verdrehen kann.
Solche Torsionsfederelemente sind beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Anlenkung der Radaufnahme, also als Fahrwerksteil, vorgesehen. Ein solches Torsionsfederelement ist beispielsweise durch die US 2006/0022424 A1 , durch die US 5 163 701 oder durch die US 4 723 790 bekannt geworden. Auch die DE 202 20 864 U1 offenbart ein Torsionsfederelement.
Die DE 10 2013 209 439 A1 offenbart ein Torsionsfederelement mit Fest an flanschartigen Aufnahmen angebundenen Drehstabfederelementen.
Dabei zeigt sich, dass die drehfeste Anlenkung der Drehstabfederelemente an flanschartigen Elementen, wie Scheibenelementen, zu teilweise hohen Belastungen führt, was die Dauerhaltbarkeit des Torsionsfederelements beeinträchtigen könnte.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Torsionsfederelement zu schaffen, welches einfach aufgebaut ist aber dennoch gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Torsionsfederelement, insbesondere Wankstabilisator, mit einer Mehrzahl von Drehstabfederelementen, die einerseits mittels einer flanschartigen ersten Aufnahme angelenkt und insbesondere karosseriefest anordenbar sind und die andererseits an einer flanschartigen zweiten Aufnahme eines Hebelelements angelenkt sind, so dass das Hebelelement gegen die erste Aufnahme entgegen der Rückstellkraft der Drehstabfederelemente verdrehbar ist, wobei die Drehstabfederelemente jeweils in Öffnungen der flanschartigen ersten Aufnahme und/oder der flanschartigen zweiten Aufnahme verdrehbar gelagert aufgenommen sind. Dadurch sind die Drehstabfederelemente in der oder in den flanschartigen Aufnahme bzw. Aufnahmen verdrehbar, wenn sich die Aufnahme verdreht. Dadurch wird die mechanische Belastung zwischen den Drehstabfederelementen und der flanschartigen jeweiligen Aufnahme reduziert, was die Lebensdauer erhöht.
Gemäß einem Erfindungsgedanken ist es vorteilhaft, wenn die Drehstabfederelemente jeweils in Öffnungen der flanschartigen ersten Aufnahme drehfest aufgenommen sind und in der flanschartigen zweiten Aufnahme verdrehbar gelagert aufgenommen sind. Dabei können sich die Drehstabfederelemente in den jeweiligen Aufnahmen verdrehen, wenn die jeweilige Aufnahme relativ zu den im Wesentlichen parallel angeordneten Drehstabfederelementen verdreht bzw. die Aufnahmen sich relativ zueinander verdrehen.
Auch ist es gemäß dem Erfindungsgedanken vorteilhaft, wenn in den Öffnungen der flanschartigen ersten Aufnahme und/oder in den Öffnungen der flanschartigen zweiten Aufnahme Lager vorgesehen sind zur verdrehbaren Lagerung der Drehstabfederelemente in den Öffnungen der flanschartigen ersten Aufnahme und/oder in den Öffnungen der flanschartigen zweiten Aufnahme. Dadurch wird über die Lebensdauer eine definierte Lagerung, wie insbesondere Reibung, Zentrierung und Abstützung, erreicht.
So ist es insbesondere zweckmäßig, wenn das Lager ein Wälzlager, wie insbesondere ein Kugellager oder ein Nadellager, ist. Das Wälzlager weist günstige Gleiteigenschaften bei guter Zentrierung auf. Das Nadellager benötigt dabei wenig Bauraum.
Alternativ kann das Lager ein Gleitlager sein.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Drehstabfederelemente einen kreisförmigen, mehreckigen, wie dreieckigen, viereckigen, rechteckigen oder quadratischen geformten Querschnitt aufweisen. Dadurch kann die Torsionssteifigkeit und das Gewicht optimiert werden.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Drehstabfederelemente als Hohlkörper mit einem inneren Hohlraum oder als Massivkörper ohne inneren Hohlraum ausgebildet sind. Dadurch kann ebenso die Torsionssteifigkeit und das Gewicht optimiert werden.
So ist es auch vorteilhaft, wenn die flanschartige erste Aufnahme und/oder die flanschartige zweite Aufnahme als Scheibenelement ausgebildet ist oder als Scheibenelemente ausgebildet sind, welches bzw. welche eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist bzw. aufweisen, durch welche die Drehstabfederelemente hindurchgreifen oder in welche die Drehstabfederelemente eingreifen, um in den Öffnungen verdrehbar gelagert zu sein. Dadurch lassen sich die Aufnahmen einfach und kostengünstig herstellen und es können dennoch die Vorteile der Lagerung vorgesehen werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Öffnungen am Umfang verteilt angeordnet sind. Durch die Anordnung der Öffnungen am Umfang der Aufnahme bzw. des Scheibenelements kann eine gleichmäßige Wirkung des Torsionsfederelements erzeugt werden.
So ist es auch vorteilhaft, wenn die Öffnungen nach radial außen offen oder nach radial außen abgeschlossen sind. Dadurch lässt sich die Anordnung der Drehstabfederelemente gut bewirken und sicher montieren.
Weiterhin ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorteilhaft, wenn zumindest ein Aufnahmeelement vorgesehen ist, welches eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, durch welche die Drehstabfederelemente hindurchgreifen, wobei das Aufnahmeelement, insbesondere zwischen den Aufnahmen, entlang der Drehstabfederelemente verschiebbar ist. Dadurch lässt sich die Torsionssteifigkeit des Torsionsfederelements einstellen.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Aufnahmeelement ein Scheibenelement ist, welches am Umfang verteilt angeordnete Öffnungen aufweist. Dies dient der einfachen Montierbarkeit.
Ebenso ist es dabei vorteilhaft, wenn die Öffnungen des Aufnahmeelements nach radial außen offen oder nach radial außen von dem Scheibenelement abgeschlossen sind. Dies dient der einfachen Montierbarkeit.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest zwei verschiebbare Aufnahmeelemente vorgesehen sind. Dadurch lässt sich die Torsionssteifigkeit des Torsionsfederelements vereinfacht einstellen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Aufnahmeelement oder die Aufnahmeelemente manuell oder aktuatorisch verschiebbar ist bzw. sind.
So ist es auch vorteilhaft, wenn zumindest ein Aktuator vorgesehen ist, mittels welchem das Aufnahmeelement oder die Aufnahmeelemente verschiebbar sind. Dadurch kann eine einfache Verschiebbarkeit durch einen Aktuator für sämtliche Aufnahmeelemente vorgesehen sein, wobei der Aktuator mittels einer Kopplung auf die Aufnahmeelemente zugreift oder alternativ kann auch je Aufnahmeelement oder je Gruppe von Aufnahmeelementen ein Aktuator vorgesehen sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Torsionsfederelements,
2 eine Darstellung eines Aufnahmeelements,
3 eine Darstellung eines alternativen Aufnahmeelements, und
4 eine Darstellung eines Hebelelements,
5 eine Darstellung einer flanschartigen Aufnahme in Seitenansicht,
6 eine Darstellung eines Hebelelements mit einer flanschartigen Aufnahme, und
7 ein Detail der 6.
Die 1 zeigt ein Torsionsfederelement 1, insbesondere als Wankstabilisator, für ein Kraftfahrzeug.
Das Torsionsfederelement 1 weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Drehstabfederelementen 2 auf, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Die Drehstabfederelemente 2 sind dabei als längliche Elemente ausgebildet, die einerseits mittels einer ersten flanschartigen Aufnahme 3 aufgenommen sind und beispielsweise karosseriefest oder mit einem Aktuator verstellbar anordenbar sind und die andererseits an einem Hebelelement 4 mit einer zweiten flanschartigen Aufnahme 10 angelenkt sind, so dass das Hebelelement 4 gegen die erste flanschartige Aufnahme 3 entgegen der Rückstellkraft der Drehstabfederelemente 2 verdrehbar ist. Das Hebelelement 4 ist mittels der Drehlagerung 5 relativ zur Karosserie oder zu einem Aufbau des Fahrzeugs drehbar gelagert.
Das Hebelelement 4 mit ihrer zweiten flanschartigen Aufnahme 10 und/oder die erste flanschartige Aufnahme 3 ist bzw. sind an den jeweiligen Enden 7 der Drehstabfederelemente 2 verdrehbar verbunden. Dazu sind in den flanschartigen Aufnahmen 3, 10 gegebenenfalls Öffnungen mit Lager vorgesehen, welche die Drehstabfederelemente lagern, siehe die 5 bis 7.
In einer Längsrichtung bezüglich der Drehstabfederelemente 2 ist zwischen der ersten flanschartigen Aufnahme 3 und dem Hebelelement 4 bzw. der zweiten flanschartigen Aufnahme 10 zumindest ein Aufnahmeelement 6 angeordnet. In 1 sind dabei zwei solche Aufnahmeelemente 6 gezeigt, die beabstandet zueinander angeordnet sind.
Das zumindest eine Aufnahmeelement 6 ist derart ausgebildet, dass es eine Mehrzahl von Öffnungen 8 aufweist, durch welche die Drehstabfederelemente 2, hindurchgreifen. Dabei ist das zumindest eine Aufnahmeelement 6 entlang der Drehstabfederelemente 2 in deren Längsrichtung betrachtet, verschiebbar angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass die Torsionssteifigkeit des Torsionsfederelements 1 einstellbar ist, weil die relative Verdrehung bzw. Torsion der Drehstabfederelemente 2 relativ zueinander an der Stelle des Durchgreifens der Drehstabfederelemente 2 durch das Aufnahmeelement behindert wird, was deren Steifigkeit bei entsprechender Strecke zwischen erster flanschartigen Aufnahme 3 bzw. dem Hebelelement 4 bzw. der zweiten flanschartigen Aufnahme 10 einerseits und dem Aufnahmeelement 6 andererseits definiert.
In den 2 und 3 ist zu erkennen, dass die Drehstabfederelemente 2 einen kreisförmigen oder mehreckigen Querschnitt aufweisen. Dabei kann der mehreckige Querschnitt beispielsweise einen dreieckigen, viereckigen, rechteckigen oder quadratischen geformten Querschnitt aufweisen. In 2 ist der Querschnitt rund bzw. kreisförmig dargestellt, in 3 ist er rechteckig dargestellt.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Gedanken sind die Drehstabfederelemente 2 als Hohlkörper mit einem inneren Hohlraum oder als Massivkörper ohne inneren Hohlraum ausgebildet. Je nach Wahl der Gestaltung können die Torsionssteifigkeit und das Gewicht an die Anforderungen angepasst werden. Dabei kann insbesondere bei einer hohlen, rohrförmigen Ausbildung bei gegebener Torsionssteifigkeit das Gewicht reduziert werden.
In den 1, 2 und 3 ist zu erkennen, dass das Aufnahmeelement und/oder die erste Aufnahme 3 und/oder die zweite Aufnahme 10 als flanschartiges Scheibenelement ausgebildet ist oder ein solches Scheibenelement aufweist, welches am Umfang verteilte Öffnungen 8 aufweist.
Dabei können die Öffnungen 8 des Aufnahmeelements 6 und/oder der ersten flanschartigen Aufnahme 3 und/oder der zweiten flanschartigen Aufnahme 10 nach radial außen offen oder nach radial außen von dem Scheibenelement abgeschlossen sein. Die 2 zeigt die abgeschlossene Variante und die 3 zeigt die nach radial außen offene Variante.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem zumindest zwei verschiebbare Aufnahmeelemente 6 vorgesehen sind. Dabei kann das Aufnahmeelement 6 oder können die Aufnahmeelemente 6 grundsätzlich manuell oder aktuatorisch verschiebbar ausgebildet und angeordnet sein. Zur aktuatorischen Verschiebung ist dabei zumindest ein Aktuator 9 vorgesehen, mittels welchem das Aufnahmeelement 6 oder die Aufnahmeelemente 6 verschiebbar sind. Dabei ist zumindest ein Aktuator 9 vorgesehen, beispielsweise ein Aktuator je Aufnahmeelement 6.
Das Hebelelement 4 weist eine zweite flanschartige Aufnahme 10 zur Anbindung an die Drehstabfederelemente 2 und einen davon abragenden Hebelarm 11 auf. Dabei ist die zweite flanschartige Aufnahme 10 entsprechend der Scheibenelemente der Aufnahmeelemente 6 ausgebildet, wie sie beispielsweise durch die 2 oder 3 gezeigt sind.
Der Hebelarm 11 ist beispielsweise gekrümmt ausgebildet.
Die 5 bis 7 zeigen die Anordnung der Drehstabfederelemente 2 in den Öffnungen der ersten bzw. zweiten flanschartigen Aufnahme 3, 10.
Dabei sind die Drehstabfederelemente 2 jeweils in Öffnungen 8 der flanschartigen ersten Aufnahme 3 und/oder der flanschartigen zweiten Aufnahme 10 verdrehbar gelagert aufgenommen. Alternativ können auch die Drehstabfederelemente 2 jeweils in Öffnungen 8 der flanschartigen ersten Aufnahme 3 drehfest aufgenommen sein und in der flanschartigen zweiten Aufnahme 10 verdrehbar gelagert aufgenommen sein. Alternativ können auch die Drehstabfederelemente 2 jeweils in Öffnungen 8 der flanschartigen ersten Aufnahme 3 verdrehbar gelagert aufgenommen sein und in der flanschartigen zweiten Aufnahme 10 drehfest aufgenommen sein.
In den Öffnungen 8 der flanschartigen ersten Aufnahme 3 und/oder in den Öffnungen 8 der flanschartigen zweiten Aufnahme 10 ist jeweils ein Lager 12 vorgesehen zur verdrehbaren Lagerung der Drehstabfederelemente 2 in den Öffnungen 8 der flanschartigen ersten Aufnahme 3 und/oder in den Öffnungen 8 der flanschartigen zweiten Aufnahme 10.
Das Lager 12 ist dabei in die Öffnung 8 vorteilhaft eingesetzt bzw. eingepresst und nimmt das Ende 7 des Drehstabfederelements 2 radial innen auf.
Das Lager 12 ist vorteilhaft ein Wälzlager, wie ein Kugellager oder ein Nadellager. Alternativ ist das Lager ein Gleitlager.
Bezugszeichenliste

1: Torsionsfederelement
2: Drehstabfederelement
3: erste flanschartige Aufnahme
4: Hebelelement
5: Drehlagerung
6: Aufnahmeelement
7: Ende
8: Öffnung
9: Aktuator
10: zweite flanschartige Aufnahme
11: abragender Hebelarm
12: Lager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2006/0022424 A1 [0003]
US 5163701 [0003]
US 4723790 [0003]
DE 20220864 U1 [0003]
DE 102013209439 A1 [0004]

Claims

Torsionsfederelement (1), insbesondere Wankstabilisator, mit einer Mehrzahl von Drehstabfederelementen (2), die einerseits mittels einer flanschartigen ersten Aufnahme (3) angelenkt und insbesondere karosseriefest anordenbar sind und die andererseits an einer flanschartigen zweiten Aufnahme (10) eines Hebelelements (4) angelenkt sind, so dass das Hebelelement (4) gegen die erste Aufnahme (3) entgegen der Rückstellkraft der Drehstabfederelemente (2) verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstabfederelemente (2) jeweils in Öffnungen (8) der flanschartigen ersten Aufnahme (3) und/oder der flanschartigen zweiten Aufnahme (10) verdrehbar gelagert aufgenommen sind.
Torsionsfederelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstabfederelemente (2) jeweils in Öffnungen (8) der flanschartigen ersten Aufnahme (3) drehfest aufgenommen sind und in der flanschartigen zweiten Aufnahme (10) verdrehbar gelagert aufgenommen sind.
Torsionsfederelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Öffnungen (8) der flanschartigen ersten Aufnahme (3) und/oder in den Öffnungen (8) der flanschartigen zweiten Aufnahme (10) Lager (12) vorgesehen sind zur verdrehbaren Lagerung der Drehstabfederelemente (2) in den Öffnungen (8) der flanschartigen ersten Aufnahme (3) und/oder in den Öffnungen (8) der flanschartigen zweiten Aufnahme (10).
Torsionsfederelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (12) ein Wälzlager, wie ein Kugellager oder ein Nadellager, ist.
Torsionsfederelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (12) ein Gleitlager ist.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstabfederelemente (2) einen kreisförmigen, mehreckigen, wie dreieckigen, viereckigen, rechteckigen oder quadratischen geformten Querschnitt aufweisen.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstabfederelemente (2) als Hohlkörper mit einem inneren Hohlraum oder als Massivkörper ohne inneren Hohlraum ausgebildet sind.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flanschartige erste Aufnahme (3) und/oder die flanschartige zweite Aufnahme (10) als Scheibenelement ausgebildet ist oder als Scheibenelemente ausgebildet sind, welches bzw. welche eine Mehrzahl von Öffnungen (8) aufweist bzw. aufweisen, durch welche die Drehstabfederelemente (2) hindurchgreifen oder in welche die Drehstabfederelemente (2) eingreifen, um in den Öffnungen (8) verdrehbar gelagert zu sein.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (8) am Umfang verteilt angeordnet sind.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (8) nach radial außen offen oder nach radial außen abgeschlossen sind.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Aufnahmeelement (6) vorgesehen ist, welches eine Mehrzahl von Öffnungen (8) aufweist, durch welche die Drehstabfederelemente (2) hindurchgreifen, wobei das Aufnahmeelement (6) entlang der Drehstabfederelemente (2) verschiebbar ist.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (6) ein Scheibenelement ist, welches am Umfang verteilt angeordnete Öffnungen (8) aufweist.
Torsionsfederelement (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (8) des Aufnahmeelements (6) nach radial außen offen oder nach radial außen von dem Scheibenelement abgeschlossen sind.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei verschiebbare Aufnahmeelemente (6) vorgesehen sind.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (6) oder die Aufnahmeelemente (6) manuell oder aktuatorisch verschiebbar sind.
Torsionsfederelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Aktuator (9) vorgesehen ist, mittels welchem das Aufnahmeelement (6) oder die Aufnahmeelemente (6) verschiebbar sind.