DE102016226013A1

DE102016226013A1 - Torsion spring rod system of an axle of a two-lane motor vehicle

Info

Publication number: DE102016226013A1
Application number: DE102016226013.8A
Authority: DE
Inventors: Serge Vos; Marco Winstermann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drehfederstabsystem einer Achse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit zwei gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau abgestützten Aktuatoren, mit denen an den Enden eines in Fahrzeug-Querrichtung verlaufenden Drehfederstabes vorgesehene Abtriebshebel durch Tordieren des jeweils benachbarten Endabschnittes des Drehfederstabes um die Fzg.-Querachse verschwenkbar sind und womit eine im wesentlichen in Fahrzeug-Hochachsrichtung orientierte Kraft auf ein mit dem jeweiligen Abtriebshebel wirkverbundenes Radführungselement dieser Achse aufgebracht werden kann, wobei jeder Aktuator einen Elektromotor mit nachgeschaltetem Getriebe aufweist. Dabei ist für das linke und rechte Fahrzeug-Rad ein einziger in sich zusammenhängender Drehfederstab vorgesehen und unmittelbar benachbart jedem Abtriebshebel ist ein Halterelement vorgesehen, mittels dessen das Drehstabfedersystem an einem Achsträger oder am Fahrzeug-Aufbau befestigbar ist. In unmittelbarer Nähe zu diesem Halterelement ist ein den Drehfederstab umgebendes Winkel- und Momenten-Übertragungsglied vorgesehen, welches mit seinem in Fzg.-Querrichtung betrachtet äußeren Ende mit dem Drehfederstab oder direkt mit dem Abtriebshebel und mit seinem anderen Ende mit einer Ausgangswelle des Aktuator-Getriebes jeweils drehfest verbunden ist und die Getriebe der Aktuatoren sind konzentrisch zum Drehfederstab und diesen umhüllend angeordnet, so dass der Drehfederstab durch die Aktuator-Getriebe hindurch verläuft.The invention relates to a torsion spring rod system of an axle of a two-lane motor vehicle, with two supported relative to the vehicle body actuators with which provided at the ends of a running in the vehicle transverse direction torsion spring rod output lever by twisting the respective adjacent end portion of the torsion spring rod about the Fzg.-transverse axis are and with which a substantially oriented in vehicle Hochachsrichtung force can be applied to an operatively connected to the respective output lever Radführungselement this axis, each actuator having an electric motor with downstream transmission. In this case, a single self-contained torsion spring bar is provided for the left and right vehicle wheel and immediately adjacent each output lever, a holder element is provided, by means of which the torsion bar spring system can be fastened to an axle or the vehicle body. In the immediate vicinity of this holder element, a torsion spring rod surrounding angle and torque transmission member is provided, which viewed in Fzg.-transverse direction outer end with the torsion bar or directly to the output lever and with its other end to an output shaft of the actuator transmission each rotatably connected and the transmission of the actuators are arranged concentrically to the torsion spring rod and this enveloping, so that the torsion spring rod passes through the actuator gear.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehfederstabsystem einer Achse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, mit zwei gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau abgestützten Aktuatoren, mit denen an den Enden eines in Fahrzeug-Querrichtung verlaufenden Drehfederstabes vorgesehene und starr mit dem Drehfederstab verbundene Abtriebshebel durch Tordieren des jeweils benachbarten Endabschnittes des Drehfederstabes um die Fzg.-Querachse verschwenkbar sind und womit eine im wesentlichen in Fahrzeug-Hochachsrichtung orientierte Kraft auf ein mit dem jeweiligen Abtriebshebel wirkverbundenes Radführungselement dieser Achse aufgebracht werden kann, wobei jeder Aktuator einen Elektromotor mit nachgeschaltetem Getriebe aufweist. Zum Stand der Technik wird neben der DE 10 2013 012 755 A1 und der EP 2 389 299 B1 insbesondere auf die DE 10 2015 103 354 A1 verwiesen.The invention relates to a torsion spring rod system of an axle of a two-lane motor vehicle, with two supported relative to the vehicle body actuators with which provided at the ends of a running in the vehicle transverse direction torsion spring rod and rigidly connected to the torsion spring rod output lever by twisting the respective adjacent end portion of the torsion spring rod the Fzg.-transverse axis are pivotable and with which a substantially oriented in vehicle Hochachsrichtung force can be applied to an operatively connected to the respective output lever Radführungselement this axis, each actuator has an electric motor with downstream transmission. The state of the art is in addition to the DE 10 2013 012 755 A1 and the EP 2 389 299 B1 especially on the DE 10 2015 103 354 A1 directed.

Grundsätzlich können Drehfederstäbe in Radaufhängungen zweispuriger Kraftfahrzeuge als radindividuelles Federelement oder als sog. Stabilisator eingesetzt werden, welcher insbesondere die Radaufhängungen einer Achse des Fahrzeugs solchermaßen miteinander verbindet, dass eine Wankbewegung des Fahrzeug-Aufbaus bei Kurvenfahrt verringert wird. Derartige (Quer)-Stabilisatoren wurden auch bereits geteilt ausgeführt, mit einem zwischen den Stabilisatorhälften vorgesehenen Drehaktuator, mit welchem die Stabilisatorhälften gegeneinander tordierbar sind, um die Federsteifigkeit des Drehfederstabes zu verändern und/oder gezielt Kräfte zwischen die Radführung und den Fahrzeug-Aufbau einzuleiten. Ein solcher Drehaktuator ist dabei lediglich zwischen den beiden Stabilisatorhälften abgestützt. In principle, torsion spring bars can be used in wheel suspensions of two-lane motor vehicles as a wheel-individual spring element or as a so-called stabilizer, which in particular connects the wheel suspensions of an axle of the vehicle in such a way that rolling motion of the vehicle body during cornering is reduced. Such (transverse) stabilizers have also already been made split, with a provided between the stabilizer halves rotary actuator with which the stabilizer halves are twistable against each other to change the spring stiffness of the torsion spring rod and / or specifically initiate forces between the wheel and the vehicle body. Such a rotary actuator is supported only between the two stabilizer halves.

Weiterhin bekannt sind radindividuelle Drehfederstäbe mit radindividuellen Aktuatoren zum Aufbringen eines Drehmoments auf den jeweiligen Drehfederstab solchermaßen, dass über einen sich an den Drehfederstab anschließenden (und im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten) Abtriebshebel Kräfte in die jeweilige Radführung eingebracht werden können, und zwar auf ein mit dem (freien) Ende des jeweiligen Abtriebshebels (ggf. unter Zwischenschaltung einer Pendelstützte oder dgl.) wirkverbundenes Radführungsglied, wofür der jeweilige Aktuator (selbstverständlich) am Fahrzeug-Aufbau abgestützt sein muss.Also known are wheel-individual torsion spring rods with wheel-individual actuators for applying a torque to the respective torsion spring rod in such a way that forces can be introduced into the respective wheel guide via an output lever adjoining the torsion spring bar (and in the preamble of claim 1) the (free) end of the respective output lever (possibly with the interposition of a Pendelstützte or the like.) Actively connected wheel guide, for which the respective actuator (of course) must be supported on the vehicle body.

In der eingangs erstgenannten DE 10 2013 012 755 A1 ist eine solche Drehfederstab-Anordnung mit radindividuellen Aktuatoren dahingehend weitergebildet, dass die Drehfederstabelemente des linken und des rechten Rades der Fahrzeug-Achse über ein zusätzliches Drehfederelement miteinander gekoppelt sind. Damit können zwar verbesserte Federeigenschaften insbesondere bei fahrdynamischen Belastungen erzielt werden, jedoch ist eine Anordnung des in dieser Schrift gezeigten Drehfederstabsystems jedenfalls in einem Personenkraftwagen wegen nicht ausreichendem freien Bauraum praktisch kaum möglich. Demgegenüber günstiger ist das in der eingangs letztgenannten DE 10 2015 103 354 A1 gezeigte Drehfederstabsystem, da dort die viel Bauraum beanspruchenden Aktuatoren in der Mitte des Fahrzeugs bzw. im Mittenbereich der Fahrzeug-Achse vorgesehen sind.In the first-mentioned DE 10 2013 012 755 A1 is such a torsion spring rod assembly with individual wheel actuators developed to the effect that the torsion spring rod of the left and right wheels of the vehicle axle are coupled together via an additional torsion spring element. Thus, although improved spring properties can be achieved in particular in dynamic driving loads, but an arrangement of the torsion-spring bar system shown in this document, at least in a passenger car because of insufficient free space is virtually impossible. In contrast, that is cheaper in the beginning of the latter DE 10 2015 103 354 A1 shown torsion spring rod system, since there the much space-consuming actuators are provided in the middle of the vehicle or in the center region of the vehicle axle.

Vorliegend soll nun aufgezeigt werden, wie an einem Drehfederstabsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer einfachen Gestaltung sowohl die Vorteile des vorstehend erstgenannten Systems als auch diejenigen des vorstehend zweitgenannten Systems erreicht werden können (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).In the present case will now be shown how on a torsion spring rod system according to the preamble of claim 1 with a simple design both the advantages of the above-mentioned system as well as those of the above-mentioned second system can be achieved (= object of the present invention).

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist durch die Kombination der folgenden im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgelisteten Merkmale gekennzeichnet:The solution to this problem arises with the features of claim 1 and is characterized by the combination of the following in the characterizing part of claim 1 listed features:

Zunächst ist nur ein einziger und somit in sich zusammenhängender Drehfederstab vorgesehen, welcher sich in Fahrzeug-Querrichtung im Raum zwischen dem linken und dem rechten Rad der Achse erstreckt, aber selbstverständlich nicht unmittelbar bis zum jeweiligen Rad reicht. Vielmehr schließt sich an die beiden Enden des Drehfederstabes starr verbunden jeweils ein winkelig zum Drehfederstab ausgerichteter Abtriebshebel an, dessen freies Ende direkt oder unter Zwischenschaltung eines Kraftübertragungselements (bspw. in Form einer Pendelstützte) mit einem Radführungselement, bei welchem es sich um einen geeigneten radführenden Lenker oder auch um ein Dämpferrohr oder eine radseitige Abstützplatte einer (herkömmlichen) Tragfeder handeln kann, verbunden ist. Ausdrücklich erwähnt sei zum Begriff des „in sich zusammenhängenden“ Drehstabs, dass dieser keineswegs einstückig sein muss, sondern durchaus aus mehrerer Teilstäben zusammengesetzt sein kann, die dann jedoch drehfest miteinander verbunden sein sollten, damit dieser Drehstab (zusammen mit den Abtriebshebeln) wie erwünscht auch als herkömmlicher Stabilisator fungieren kann.First, only a single and thus coherent torsion spring rod is provided which extends in the vehicle transverse direction in the space between the left and right wheels of the axle, but of course does not extend directly to the respective wheel. Rather, is connected to the two ends of the torsion spring rod rigidly connected in each case an angularly aligned to the torsion spring rod output lever whose free end directly or with the interposition of a power transmission element (eg. In the form of a Pendelstützte) with a Radführungselement, in which it is a suitable wheel-guiding handlebar or may also be a damper tube or a wheel-side support plate of a (conventional) suspension spring, is connected. Expressly mentioned is the notion of the "self-contained" torsion bar that this by no means must be one piece, but may well be composed of several sub-rods, but then rotatably connected to each other so that this torsion bar (along with the output levers) as desired can act as a conventional stabilizer.

Ferner ist unmittelbar benachbart jedem Abtriebshebel ein Halterelement vorgesehen, mittels dessen das Drehstabfedersystem an einem Achsträger oder am Fahrzeug-Aufbau befestigbar ist. In diesem Halterelement kann der Drehfederstab oder ein mit diesem drehfest verbundenes sog. Winkel- und Momenten-Übertragungsglied, auf welches im weiteren noch näher eingegangen wird, drehbar gelagert sein; alternativ jedoch auch ein Gehäuse eines bzw. des Aktuators, worauf an späterer Stelle noch eingegangen wird. Mit einem rechtsseitigen und einem linksseitigen Halterelement kann ein erfindungsgemäßes Drehfederstabsystem somit einfach am Fahrzeug-Unterboden oder einem Achsträger, der seinerseits am Fzg.-Unterboden befestigt ist, befestigt werden, wobei das Vorsehen dieser Halterelemente in unmittelbarer Nähe der Abtriebshebel aus Stabilitäts- und Festigkeitsgründen besonders vorteilhaft ist.Further, immediately adjacent each output lever, a holder element is provided, by means of which the torsion bar spring system can be fastened to an axle carrier or to the vehicle body. In this holder element of the torsion spring rod or a rotatably connected with this so-called. Angle and torque transmission member, which will be discussed in more detail later, be rotatably mounted; alternatively, however, also a housing of one or of the actuator, which will be discussed later. With a right-side and a left-side holder element, a torsion bar system according to the invention can thus be easily attached to the vehicle underbody or axle carrier, which in turn is attached to the vehicle underbody, the provision of these holder elements in the immediate vicinity of the output lever for stability and strength reasons particularly is advantageous.

Weiterhin sind die Getriebe der beiden genannten Aktuatoren konzentrisch zum Drehfederstab und diesen umhüllend angeordnet, so dass der Drehfederstab durch die Aktuator-Getriebe hindurch verläuft - dies stellt eine besonders kompakte und bauraumsparende Anordnung dar. Um dabei die beiden Getriebe in der Achse möglichst nahe der Fahrzeug-Mitte anordnen zu können, weil dort üblicherweise mehr Bauraum zur Verfügung steht als nahe der jeweiligen Räder, ist weiterhin in unmittelbarer Nähe zum vorstehend genannten Halterelement ein (vorstehend bereits kurz genanntes) und den Drehfederstab umgebendes Winkel- und Momenten-Übertragungsglied vorgesehen, welches mit seinem in Fzg.-Querrichtung betrachtet äußeren Ende mit dem Drehfederstab oder direkt mit dem jeweiligen Abtriebshebel und mit seinem anderen Ende mit einer Ausgangswelle des jeweiligen Aktuator-Getriebes jeweils drehfest (und somit eine Drehbewegung übertragend) verbunden ist. Dieses Winkel- und Momenten-Übertragungsglied ermöglicht somit eine Einleitung von Momenten und Drehwinkeln aus dem Aktuator bzw. Aktuator-Getriebe in den Drehfederstab möglichst nahe am Abtriebshebel, was unter anderem einen hohen Wirkungsgrad ergibt sowie zu einer hohen Stellgenauigkeit (bezüglich eines über den Aktuator gestellten Moments oder Verdreh-Winkels) führt, und erlaubt es gleichzeitig, das jeweilige Aktuator-Getriebe relativ weit vom jeweiligen (zugeordneten) Abtriebshebel beabstandet (nämlich in Richtung Fzg.-Mitte) im Drehfederstabsystem anzuordnen.Furthermore, the transmission of the two mentioned actuators are arranged concentrically to the torsion spring rod and this enveloping, so that the torsion spring rod passes through the actuator gear through - this represents a particularly compact and space-saving arrangement. To the two gears in the axle as close as possible to the vehicle -Mitte order, because there is usually more space available than near the respective wheels, is still in the immediate vicinity of the above holder element (already briefly mentioned above) and surrounding the torsion spring rod angle and torque transmission member provided with its considered in Fzg.-transverse direction outer end with the torsion spring rod or directly to the respective output lever and with its other end with an output shaft of the respective actuator gear each rotatably (and thus transmitting a rotary motion) is connected. This angle and torque transmission member thus allows introduction of moments and angles of rotation from the actuator or actuator gear in the torsion spring bar as close to the output lever, which among other things, a high efficiency results and to a high positioning accuracy (with respect to a provided via the actuator Moments or twist angle) leads, and at the same time allows the respective actuator gear relatively far from the respective (associated) output lever spaced (namely in the direction of Fzg.-center) to arrange in the torsion bar system.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Winkel- und Momenten-Übertragungsglieder besteht darin, dass damit bei tendenziell eher fahrzeugmittig als fahrzeugaußenseitig angeordneten Aktuatoren die beidseitigen (d.h. fahrzeug-linksseitig und fahrzeug-rechtsseitig) Einleitungspunkte von Aktuator-Momenten oder von vom jeweiligen Aktuator vorgegebenen Verdrehwinkeln auf den Drehfederstab möglichst weit voneinander beabstandet sind. Für eine direkte Kraftübertragung vom jeweiligen Aktuator zum zugehörigen Abtriebshebel soll nämlich ein möglichst steifer Übertragungsweg (über den entsprechenden Abschnitt des Drehfederstabes) vorliegen, wohingegen für Wirkung als Stabilisator zwischen dem linken und dem rechten Rad der Fahrzeug-Achse der Drehfederstab keine zu hohe Federsteifigkeit besitzen sollte. Eine erforderliche Weichheit des Drehfederstabs lässt sich besonders gut mit einer relativ großen Länge, gemessen zwischen den beiden Momenten-Einleitungspunkten der Winkel- und Momenten-Übertragungsglieder darstellen. Vorteilhafterweise können diese Übertragungspunkte relativ einfach verlagert werden, bspw. wenn verschiedene Fahrzeug-Typen, welche eigentlich Stabilisatoren mit unterschiedlicher Drehfedersteifigkeit benötigen, mit einem im grundsätzlichen Aufbau gleichen erfindungsgemäßen Drehfederstabsystem ausgerüstet werden sollen. Dann kann für die verschiedenen Fahrzeugtypen einfach die Länge der Winkel- und Momenten-Übertragungsglieder geeignet angepasst und damit die Lage der genannten Momenten-Einleitungspunkte geeignet festgelegt werden.Another advantage of the angular and torque transmission elements according to the invention is that thus tend to be vehicle centered as the vehicle outside arranged actuators bilateral (ie vehicle left side and vehicle right side) initiation points of actuator torque or predetermined by the respective actuator angles of rotation on the Torsion spring bar are spaced as far as possible from each other. For a direct power transmission from the respective actuator to the associated output lever namely as rigid as possible transmission path (over the corresponding portion of the torsion spring rod) are present, whereas for effect as a stabilizer between the left and right wheels of the vehicle axle, the torsion spring rod should not have too high spring stiffness , A required softness of the torsion spring bar can be particularly well with a relatively large length, measured between the two moment-introduction points of the angular and moment-transmitting members. Advantageously, these transmission points can be relocated relatively easily, for example, if different types of vehicles, which actually need stabilizers with different torsional stiffness, are to be equipped with a torsion spring rod system according to the invention which is basically the same. Then, the length of the angular and torque transmission members can be suitably adapted to the different vehicle types and thus the position of said torque introduction points can be suitably determined.

Um eine hohe Stabilität des Drehfederstabsystems zu erzielen wird weiterhin vorgeschlagen, die Gehäuse der beiden Aktuatoren, d.h. bspw. des dem linken Fahrzeug-Rad und des dem rechten Fahrzeug-Rad einer Achse zugeordneten Aktuator-Getriebes über ein den Drehfederstab umhüllendes Stützgehäuse direkt oder unter Zwischenschaltung einer weiteren Tragstruktur indirekt aber möglichst starr miteinander zu verbinden. Vorteilhafterweise sind damit die beiden Aktuator-Getriebe auch gegeneinander abgestützt, wobei hier (bspw. über die genannte Tragstruktur) auch eine Abstützung gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau oder gegenüber einem bereits genannten Achsträger realisiert sein kann, um eine zuverlässige MomentenÜbertragung durch die Getriebe zu gewährleisten. Anstelle der Gehäuse der Aktuator-Getriebe können aber auch die Gehäuse der Elektromotoren über ein Stützgehäuse gegeneinander abgestützt sein, insbesondere wenn das Drehfederstabsystem wie im folgenden Absatz erläutert aufgebaut ist.In order to achieve a high stability of the torsion bar system, it is further proposed that the housings of the two actuators, i. For example, the actuator gearbox associated with the left-hand vehicle wheel and the right-hand vehicle wheel of an axle can be indirectly or rigidly connected to one another via a support housing enveloping the torsion spring rod directly or with the interposition of a further support structure. Advantageously, so that the two actuator transmissions are also supported against each other, in which case (eg. About said supporting structure) also a support against the vehicle body or against an already mentioned axle can be realized to ensure a reliable torque transmission through the transmission. Instead of the housing of the actuator gear but also the housing of the electric motors via a support housing against each other be supported, especially if the torsion bar system is constructed as explained in the following paragraph.

Hinsichtlich eines kompakten Aufbaus besonders vorteilhaft ist nämlich eine Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Drehfedederstabsytems, wonach auch die Elektromotoren der beiden Aktuatoren konzentrisch zum Drehfederstab und diesen umhüllend angeordnet sind, so dass der Drehfederstab auch durch die Aktuator-Elektromotoren hindurch verläuft. Dann können sich von der jeweiligen Fzg.-Außenseite in Achsrichtung oder Fzg.-Querrichtung zur Fahrzeug-Mitte hin betrachtet an die bislang geschilderte Reihenfolge von Abtriebshebel - Winkel- und Momenten-Übertragungsglied - Aktuator-Getriebe die jeweils zugeordneten Aktuator-Motoren vorzugsweise direkt an das jeweilige Getriebe anschließen, wobei eine vorstehend genannte Tragstruktur dann zwischen den Gehäusen der beiden Elektromotoren vorgesehen sein kann oder auch durch ein gemeinsames Gehäuse der beiden Elektromotoren gebildet sein kann. Hier erfolgt dann vorzugsweise die Abstützung der Aktuator-Motoren bzw. allgemein der Aktuatoren gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau (direkt) bzw. indirekt an oder gegenüber einem Achsträger.With regard to a compact construction is particularly advantageous namely a development of a Drehfedederstabsytems invention, according to which the electric motors of the two actuators concentric to the torsion spring rod and this are arranged enveloping, so that the torsion spring rod extends through the actuator electric motors. Then viewed from the respective Fzg.-outside in the axial direction or Fzg.-transverse direction to the vehicle center toward the previously described order of output lever - angle and torque transmission member - actuator gearbox, the respective associated actuator motors preferably directly to connect the respective transmission, wherein an above-mentioned support structure can then be provided between the housings of the two electric motors or can also be formed by a common housing of the two electric motors. Here, then preferably the support of the actuator motors or generally the actuators relative to the vehicle body (directly) or indirectly on or against an axle.

Die beigefügten Figuren zeigen in Prinzipdarstellung ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei 1 das Drehfederstabsystem im Einbauzustand im Fahrzeug bspw. an dessen Hinterachse in Ansicht in Fzg.-Fahrtrichtung zeigt, allerdings ohne Halterelemente für die Anbindung an den Unterboden oder Aufbau des Fahrzeugs bzw. an einen dort vorgesehenen Achsträger. (Letzteres ist dem Fachmann bekannt und daher in 1 nicht dargestellt). 2 zeigt dieses Drehfederstabsystem mit Halterelementen in isometrischer Darstellung. Eine alternative Ausführung des Halterelements zeigt 3. Schließlich zeigen die 4a, 4b in verschiedenen Explosionsdarstellungen eine mögliche Modulbauweise eines erfindungsgemäßen Drehfederstabsystems. Dabei sind in sämtlichen Figuren gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. The accompanying figures show in schematic representation an embodiment of the present invention, wherein 1 at the rear axle in view in Fzg.-direction of travel, but without holder elements for connection to the underbody or construction of the vehicle or to a provided there Achsträger. (The latter is known in the art and therefore in 1 not shown). 2 shows this torsion bar system with holder elements in isometric view. An alternative embodiment of the holder element shows 3 , Finally, the show 4a . 4b in various exploded views a possible modular design of a torsion bar system according to the invention. The same elements in all figures are identified by the same reference numerals.

Zunächst auf 1 Bezug nehmend trägt ein sich im Einbauzustand in einem Fahrzeug in Fahrzeug-Querrichtung erstreckender Drehfederstab die Bezugsziffer 1. An dessen beiden (radnahen) Enden schließt sich jeweils ein fest bzw. drehfest mit dem Drehfederstab 1 verbundener und winkelig (hier annährend rechtwinkelig) zu diesem verlaufender Abtriebshebel 2 an. Wird der Drehfederstab 1 in seiner Gesamtheit um seine (in Fzg.-Querrichtung verlaufende) Längsachse verdreht, so schwenken folglich abhängig vom Drehsinn die freien Enden der Abtriebshebel 2 (in 2 sind diese freien besonders gut sichtbar) annährend in Vertikalrichtung (bezüglich des Fahrzeugs) nach oben oder unten, nachdem die Abtriebshebel 2 wie 1 zeigt im wesentlichen horizontal, d.h. parallel zur Fahrbahn, auf welcher das Fahrzeug steht, verlaufen. Beispielsweise über eine Pendelstütze (nicht gezeigt) ist das freie Ende jedes Abtriebshebels 2 mit einem radführenden Lenker der Radaufhängung des Fahrzeugs bzw. dieser (Hinter-)Achse verbunden, so dass durch Verdrehen des Drehfederstabs 1 um seine Längsachse Kräfte in die Radaufhängung bzw. zwischen diese und den Fzg.-Aufbau eingeleitet werden können. Mittels im weiteren erläuterter Aktuatoren 3, welche andererseits am Fahrzeug-Aufbau abgestützt sind, kann ein (solches) Verdrehen des Drehfederstabes 2 initiiert werden, wobei ausdrücklich erwähnt sei, dass der Drehfederstab 2 aufgrund seiner Drehfeder-Eigenschaft keineswegs über seine gesamte Länge verdreht werden muss; vielmehr ist es bevorzugt, wenn in Zusammenwirken mit weiteren auftretenden Kräften sowie aufgrund der Tatsache, dass zwei Aktuatoren 3 vorhanden sind, worauf noch näher eingegangen wird, im Wesentlichen nur einer der beiden Abtriebshebel 2 um die Längsachse des Drehfederstabs 1 verschwenkt wird.First up 1 Referring to a mounted in a vehicle state in the vehicle transverse direction extending torsion spring rod bears the reference numeral 1 , At the two (near the wheel) ends each includes a fixed or rotationally fixed to the torsion bar 1 connected and angular (here approximately at right angles) extending to this output lever 2 at. Will the torsion bar 1 twisted in its entirety about its (running in vehicle transverse direction) longitudinal axis, so pivot depending on the direction of rotation, the free ends of the output lever 2 (in 2 these freeways are particularly well visible) almost vertically (with respect to the vehicle) up or down after the output levers 2 as 1 shows substantially horizontally, ie parallel to the road on which the vehicle is running. For example, via a pendulum support (not shown) is the free end of each output lever 2 connected to a wheel-guiding arm of the suspension of the vehicle or this (rear) axis, so that by turning the torsion spring rod 1 forces can be introduced into the wheel suspension or between these and the vehicle body structure about its longitudinal axis. By means of hereinafter explained actuators 3 On the other hand, which are supported on the vehicle body, a (such) twisting of the torsion spring bar 2 be initiated, it being expressly mentioned that the torsion bar 2 does not have to be twisted over its entire length due to its torsion spring property; Rather, it is preferred if in cooperation with other forces occurring as well as due to the fact that two actuators 3 are present, as will be discussed in more detail, essentially only one of the two output levers 2 around the longitudinal axis of the torsion bar 1 is pivoted.

Insbesondere kann aber auch ohne Einleitung von Kräften durch die Aktuatoren 3 ein Tordieren oder Verdrehen des Drehfederstabes 2 erfolgen, und zwar aufgrund aus der Radaufhängung über die Abtriebshebel 2 in den Drehfederstab 1 eingeleiteten Kräften. Indem sich der Drehfederstab 1 nämlich als zusammenhängendes Bauelement zwischen der linksseitigen und der rechtsseitigen Einzel-Radaufhängung (hierunter wird vorliegend auch eine Verbundlenkerachse subsummiert) des Fahrzeugs erstreckt, wirkt der erfindungsgemäße Drehfederstab 1 auch wie ein dem Fachmann bekannter Stabilisator einer Fahrzeug-Achse.In particular, but can also without introduction of forces by the actuators 3 a twisting or twisting of the torsion bar 2 due to the suspension via the output levers 2 in the torsion bar 1 initiated forces. By the torsion bar 1 namely, as a contiguous component between the left-side and the right-side single-wheel suspension (hereunder also a composite link axle is subsumed) of the vehicle extends, the torsion spring rod according to the invention acts 1 also like a stabilizer of a vehicle axle known to the person skilled in the art.

Weiter auf 1 Bezug nehmend sind am bzw. auf dem Drehfederstab 1 zwei Aktuatoren 3 angeordnet, welche auf nicht dargestellte Weise letztlich am Fahrzeug-Aufbau abgestützt sind und mit denen der Drehfederstab1 und genauer ein Abschnitt desselben (um die Drehfederstab-Achse) verdreht und damit im wesentlichen auch der sich an diesen Abschnitt anschließende Abtriebshebel 2 um diese besagte Achse verschwenkt werden kann. Ein erster Aktuator 3 ist dem in 1 linkseitigen Abtriebshebel 2 zugeordnet und teilweise im Schnitt dargestellt. Ein zweiter Aktuator 3 ist dem in 1 rechtsseitigen Abtriebshebel 2 zugeordnet, wobei hier wesentlichen im weiteren erläuterten Bestandteile des Aktuators 3 wie eine „black-box“, d.h. als einfache umrandete Fläche dargestellt sind. Da die Anordnung dieser beiden Aktuatoren 3 bezüglich der Mittenlängsachse M des Fahrzeugs (bzw. der entsprechenden Vertikalebene) spiegelsymmetrisch ist, wird im weiteren zunächst die Gestaltung bzw. Anordnung des in 1 linksseitigen und teilweise im Schnitt dargestellten Aktuators 3 auf dem Drehfederstab 2 beschrieben:Further on 1 Referring to or on the torsion bar 1 two actuators 3 arranged, which are supported in a manner not shown ultimately on the vehicle body and with which the Drehfederstab1 and more precisely a portion of the same (about the torsion spring rod axis) twisted and thus substantially also the subsequent to this section output lever 2 can be pivoted about said axis. A first actuator 3 is in the 1 left-side output lever 2 assigned and partially shown in section. A second actuator 3 is in the 1 right-hand output lever 2 assigned, in which case essential in the further explained components of the actuator 3 like a "black-box", ie represented as a simple bordered area. Because the arrangement of these two actuators 3 With respect to the center longitudinal axis M of the vehicle (or the corresponding vertical plane) is mirror-symmetrical, the design of the in 1 left side and partially in section actuator shown 3 on the torsion bar 2 described:

Der bzw. jeder Aktuator 3 besteht aus einem Elektromotor 4, einem sich an diesen anschließenden Getriebe 5 (zur Untersetzung der relativ hohen Drehzahl bzw. Drehwinkel des Elektromotors 4) sowie einem sich auf nicht näher dargestellte Weise drehfest an den Ausgang des Getriebes 5 anschließenden Winkel- und Momenten-Übertragungsglied 6, welches mit seinem dem Ausgang des Getriebes 5 gegenüber liegenden Ende drehfest mit dem Drehfederstab 2 verbunden ist. Die letztgenannte Verbindung kann bspw. eine (stoffschlüssige) Schweißverbindung sein, wobei das Winkel- und Momenten-Übertragungsglied 6 als kreiszylindrische Hülse ausgebildet sein kann, welche den im Querschnitt kreisförmigen Drehfederstab 2 unter gewissem Abstand (in Radialrichtung betrachtet) umhüllt oder umgibt. Alternativ kann die momenten-übertragende Verbindung zwischen dem Winkel- und Momenten-Übertragungsglied 6 und dem Drehfederstab 1 aber auch als (kraftschlüssige) Klemmsitz- oder Presssitz-Verbindung oder als formschlüssige Verbindung gestaltet sein.The or each actuator 3 consists of an electric motor 4 , a to this subsequent transmission 5 (To reduce the relatively high speed or rotation angle of the electric motor 4 ) And a manner not shown in rotation against the output of the transmission 5 subsequent angle and torque transmission element 6 which with its the output of the transmission 5 opposite end against rotation with the torsion bar 2 connected is. The latter connection may, for example, be a (cohesive) welded joint, wherein the angular and moment-transmitting member 6 may be formed as a circular cylindrical sleeve, which is circular in cross-section torsion spring rod 2 enveloped or surrounded at some distance (viewed in the radial direction). Alternatively, the torque-transmitting connection between the angle and torque transmission member 6 and the torsion bar 1 but also designed as a (non-positive) Klemmsitz- or press-fit connection or as a positive connection.

Die soweit genannten Elemente, nämlich in Betrachtungsrichtung ausgehend vom Abtriebshebel 2 zur Fahrzeug-Mitte M hin zunächst das Winkel- und Momenten-Übertragungsglied 6, das Getriebe 5 und angeschlossen bzw. wirkverbunden mit diesem der Elektromotor 4 sind jedenfalls bei der Ausführungsvariante nach 1 in einem gemeinsamen Aktuator-Gehäuse 7 angeordnet, welches aus einem Getriebe-Gehäuse 7a und einem MotorGehäuse 7b zusammengesetzt ist. In bzw. gegenüber dem jeweils zugehörigen Gehäuse 7a bzw. 7b sind die vorstehend genannten Baulemente geeignet gelagert bzw. abgestützt, wobei nicht nur das Winkel- und Momenten-Übertragungsglied 6, sondern auch das Getriebe 5 und der Elektromotor 4 solchermaßen gestaltet und angeordnet sind, dass diese besagten drei Bauelemente den Drehfederstab 1 umhüllen, so dass der Drehfederstab 1 vorzugsweise im wesentlichen zentrisch durch diese drei Bauelemente mit den Bezugsziffern 4, 5, 6 sowie durch die Gehäuse 7a, 7b hindurch verläuft. Für Elektromotoren allgemein ist eine solche Bauweise allgemein bekannt und üblich, und auch für ein Getriebe ist eine solche Bauart bekannt, bspw. wenn es sich beim Getriebe wie im vorliegenden Anwendungsfall gut möglich um ein Spannungswellengetriebe (auch als „Harmonic Drive“ bekannt) handelt.The elements mentioned so far, namely in the viewing direction starting from the output lever 2 to the vehicle center M out first the angle and Torque transmission member 6 , The gear 5 and connected or operatively connected to this the electric motor 4 are in any case in the embodiment according to 1 in a common actuator housing 7 arranged, which consists of a gear housing 7a and a motor housing 7b. In or opposite to the respectively associated housing 7a respectively. 7b the above-mentioned elements are suitably supported or supported, wherein not only the angular and moment-transmitting member 6 but also the transmission 5 and the electric motor 4 are designed and arranged such that said three components the torsion bar 1 envelop, so that the torsion bar 1 preferably substantially centrally through these three components with the reference numerals 4 . 5 . 6 as well as through the housing 7a . 7b passes through. Such a design is generally known and customary for electric motors, and such a design is also known for a transmission, for example, if the transmission is well-suited to a voltage wave transmission (also known as "harmonic drive") as in the present application.

Vorliegend verläuft der Drehfederstab 1 aber nicht nur durch das Aktuator-Gehäuse 7 und die darin enthaltenen genannten Bauelemente 4, 5, 6 hindurch, sondern auch durch ein ebenfalls hülsenartig ausgebildetes Stützgehäuse 8 hindurch, über welches die beiden Aktuator-Gehäuse 7, nämlich das (in den 1, 2) linksseitige und das rechtsseitige Aktuator-Gehäuse 7 gegeneinander abgestützt sind. Die beiden Aktuator-Gehäuse 7 sowie das dazwischen liegende (und den Drehfederstab 1 umgebende Stützgehäuse 8 bilden somit eine mechanisch zusammenhängende steife Gehäusestruktur, innerhalb derer linksseitig und rechtsseitig jeweils ein Elektromotor 4, ein diesem funktional nachgeschaltetes Getriebe 5 sowie das eine Antriebsbewegung des Elektromotors 4 über das Getriebe 5 auf den Drehfederstab 1 übertragendes Winkel- und Momenten-Übertragungsglied 6 geeignet gelagert sind. Im übrigen ist konzentrisch zum Drehfederstab 1 und diesen umgebend in 1 in jedem der Aktuatoren 3 noch eine Hohlwelle 10 figürlich dargestellt, welche ein vom jeweiligen Elektromotor 4 erzeugtes Moment (bzw. einen jeweiligen Drehwinkel) in das zugehörige Getriebe 5 überträgt.In the present case, the torsion bar extends 1 but not only through the actuator housing 7 and the specified components contained therein 4 . 5 . 6 through, but also by a likewise sleeve-like design support housing 8th through which the two actuator housings 7 , namely that (in the 1 . 2 ) left side and the right side actuator housing 7 are supported against each other. The two actuator housings 7 as well as the intermediate (and the torsion bar 1 surrounding support housing 8th thus form a mechanically cohesive rigid housing structure, within which left and right side in each case an electric motor 4 , a functional downstream gearbox 5 and a drive movement of the electric motor 4 over the transmission 5 on the torsion bar 1 transmitting angular and moment transfer member 6 are stored suitably. Moreover, concentric to the torsion bar 1 and surrounding this in 1 in each of the actuators 3 still a hollow shaft 10 figuratively represented, which one of the respective electric motor 4 generated torque (or a respective angle of rotation) in the associated transmission 5 transfers.

Durch Vorsehen des Winkel- und Momenten-Übertragungsglieds 6 ist es möglich, den Elektromotor 4 sowie das - wie 1 für den linken abstrahiert „aufgeschnittenen“ Aktuator 3 zeigt - in Fzg.-Querrichtung relativ schmal bauende Getriebe 5 relativ nahe der Fahrzeug-Mitte M auf dem Drehfederstab 1 anzuordnen und dennoch ein bzw. einen vom jeweiligen (bspw. linken) Elektromotor 4 auf den zugehörigen (dann ebenfalls linken) Abtriebshebel 2 zu übertragendes/übertragenden Moment bzw. Winkel möglichst nahe am (jeweiligen) Abtriebshebel 2 in den Drehfederstab 1 einzuleiten. Dies führt zu einem guten Wirkungsgrad und zu einer hohen Regelgüte bezüglich gewünschter zu stellender Kräfte oder Winkel bzw. Wege (gemessen am freien Ende des Abtriebshebels 2). Wie ersichtlich ist in der vorliegenden Prinzipdarstellung das sich in Fzg.-Querrichtung erstreckende Längenmaß des Winkel- und Momenten-Übertragungsglieds 6 erheblich, nämlich zumindest doppelt so groß wie die (in der gleichen Richtung gemessene) Breite des Getriebes 5.By providing the angle and torque transfer member 6 is it possible to use the electric motor 4 as well as that - like 1 for the left abstracted "cut open" actuator 3 shows - in Fzg.-transverse direction relatively narrow gearboxes 5 relatively close to the vehicle center M on the torsion bar 1 to arrange and yet one or one of the respective (eg left) electric motor 4 on the associated (then also left) output lever 2 to be transmitted / transmitting torque or angle as close as possible to the (respective) output lever 2 in the torsion bar 1 initiate. This leads to a good degree of efficiency and to a high control quality with respect to desired forces or angles or paths (measured at the free end of the output lever 2 ). As can be seen in the present schematic diagram, the longitudinal dimension of the angular and torque transmission element extending in the vehicle transverse direction is shown 6 considerably, namely at least twice as large as the (measured in the same direction) width of the transmission 5 ,

Nun auf 2 Bezug nehmend ist hierin das Drehfederstabsystem aus 1 in isometrischer Ansicht dargestellt, wobei zusätzlich die beiden Halterelemente 9 gezeigt sind, mittels derer der Drehfederstab 1 (und ggf. mit diesem auch die Aktuatoren 3) am Fahrzeug-Aufbau bzw. an einem Achsträger des Fahrzeugs gelagert ist/sind. Spiegelsymmetrisch befinden sich diese Halterelement 9, in welchen der Drehfederstab 1 drehbar gelagert ist, am jeweiligen Ende des Drehfederstabes 1 zwischen dem jeweiligen Aktuator 3 (aus 1) und dem zugehörigen Abtriebshebel 2. Hinsichtlich der Lagerung der Aktuatoren 3 am Fahrzeug-Aufbau (oder am Achsträger) empfiehlt es sich jedoch, diese nicht nur über Lager gegenüber dem in den Halterelementen 9 gelagerten Drehfederstab 1 zu lagern, sondern zusätzlich bzw. insbesondere über deren bereits erläuterte Gehäusestruktur mit dem Stützgehäuse 8.Now up 2 Referring to this, the torsion bar system is out 1 shown in an isometric view, in addition to the two holder elements 9 are shown by means of which the torsion bar 1 (and possibly also with this the actuators 3 ) is mounted on the vehicle body or on an axle of the vehicle is / are. Mirror symmetry are these holder element 9 in which the torsion bar 1 is rotatably mounted, at the respective end of the torsion spring bar 1 between the respective actuator 3 (out 1 ) and the associated output lever 2 , Regarding the storage of the actuators 3 On the vehicle body (or on the axle), however, it is recommended that these not only about bearings over that in the holder elements 9 mounted torsion bar 1 store, but additionally or in particular on their already explained housing structure with the support housing 8th ,

Während die in 2 gezeigten Halterelemente 9 der üblichen Bauweise von Stabilisator-Lagern an Kraftfahrzeugen entsprechen, zeigt 3 eine alternative Ausführungsform eines Halterelements 9', welches hier einen Kragen 7a' des Getriebe-Gehäuses 7a des Aktuators 3 umschließt, so dass hier das Aktuator-Gehäuse 7 gelagert bzw. gehalten ist, während der Drehfederstab 1 in diesem Gehäuse 7 gelagert sein kann. Es ist jedoch auch möglich, dass das Halterelement 9' zusätzlich mit dem Halterelement 9 aus 2 versehen ist und somit eigenständig den Drehfederstab 1 lagert.While the in 2 shown holder elements 9 correspond to the usual construction of stabilizer bearings on motor vehicles, shows 3 an alternative embodiment of a holder element 9 'which has a collar here 7a 'of the gearbox housing 7a of the actuator 3 encloses, so here's the actuator housing 7 is stored or held while the torsion bar 1 in this case 7 can be stored. However, it is also possible that the holder element 9 'in addition to the holder element 9 out 2 is provided and thus independently the torsion bar 1 outsourced.

Die 4a, 4b schließlich verdeutlichen eine sog. Modulbauweise eines erfindungsgemäßen Drehfederstabsystems, welches hier der Übersichtlichkeit halber wieder ohne Halterelemente 9 und ohne Abtriebshebel 2 dargestellt ist. Die stärker aufgelöste Explosionsdarstellung von 4a zeigt in senkrechter Projektion nur die linke Hälfte eines erfindungsgemäßen Systems, wobei der Drehfederstab 1 nur gestrichelt dargestellt ist. Insbesondere erkennt man ausgehend von der Mitte M das zentrale und den Drehfederstab 1 umgebende Stützgehäuse 8, zu dessen beiden Seiten sich jeweils ein Elektromotor 4 befindet. Defacto ist dieser Elektromotor 4 auf die in der 4a rechtsseitig desselben mit einer seitlichen Abschlussplatte 7b' des Motor-Gehäuses 7b) dargestellte Hohlwelle 10 aufgesteckt, an welche sich im zusammengebauten Zustand das Getriebe 5 anschließt. Im zusammengebauten Zustand befindet sich dann der Elektromotor 4 innerhalb des Motor-Gehäuses 7b. Diese vorstehend genannten Elemente bilden zusammen mit dem zwischen den beiden Aktuator-gehäusen 7 bzw. hier genauer zwischen den beiden Motor-Gehäusen 7b vorgesehenen (und bereits erläuterten) Stützgehäuse 8 ein vorgefertigtes Motormodul 4*, welches als solches in 4b, die eine weniger stark aufgelöste isometrische Explosionsdarstellung beider Hälften des Drehfederstabsystems ohne Drehfederstab zeigt, im zusammengebauten Zustand dargestellt ist. Links und rechts dieses Motormoduls 4* befindet sich in den Darstellungen von 4a, 4b noch beabstandet, im Endzustand gemäß 1, 2 sich jedoch direkt daran anschließend je ein Getriebemodul 5*, welches (jeweils) durch das Getriebe 5 sowie das Winkel- und Momenten-Übertragungsglied 6 sowie dem diese beiden Elemente 5, 6 umgebenden Getriebe-Gehäuse 7a gebildet ist.The 4a . 4b Finally, illustrate a so-called. Modular design of a torsion spring rod system according to the invention, which here for the sake of clarity again without holder elements 9 and without output lever 2 is shown. The more resolved exploded view of 4a shows in vertical projection, only the left half of a system according to the invention, wherein the torsion spring bar 1 only shown by dashed lines. In particular, starting from the center M, one recognizes the central and the torsion spring bar 1 surrounding support housing 8th , on both sides of each an electric motor 4 located. Defacto is this electric motor 4 on the in the 4a on the right side of the same with a lateral end plate 7b 'of the motor housing 7b ) shown hollow shaft 10 attached, on which in the assembled state, the transmission 5 followed. In the assembled state is then the electric motor 4 inside the motor housing 7b , These elements above together with the between the two actuator housings 7 and more precisely between the two motor housings 7b provided (and already explained) support housing 8th a prefabricated engine module 4 *, which as such in 4b , which shows a less strongly exploded isometric exploded view of both halves of the torsion bar system without torsion spring bar, is shown in the assembled state. Left and right this engine module 4 * is in the representations of 4a . 4b still spaced, in the final state according to 1 . 2 However, directly thereafter each a transmission module 5 *, which (respectively) through the transmission 5 as well as the angular and momentary transmission element 6 as well as these two elements 5 . 6 surrounding gear housing 7a is formed.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013012755 A1 [0001, 0004]
EP 2389299 B1 [0001]
DE 102015103354 A1 [0001, 0004]

Claims

Torsion spring rod system of an axle of a two-lane motor vehicle, with two supported relative to the vehicle body actuators (3), with those at the ends of a vehicle transverse direction extending torsion spring rod (1) provided and rigidly connected to the torsion spring rod (1) output lever (2) by Tordieren the respectively adjacent end portion of the torsion spring rod (2) are pivotable about the Fzg.-transverse axis and with which a substantially oriented in vehicle Hochachsrichtung force can be applied to a respective output lever (2) operatively connected Radführungselement this axis, each actuator ( 3) has an electric motor (4) with downstream (5) transmission, characterized by the combination of the following features: • for the left and right vehicle wheel, a single self-contained torsion spring bar (1) is provided • immediately adjacent each output lever (2) a holder element (9, 9 ') is provided, by means of which the rotation rod spring system can be fastened to an axle carrier or to the vehicle body • in the immediate vicinity of this holder element (9, 9 ') there is provided an angular and torque transmission member (6) surrounding the torsion spring rod (1). Transverse direction considered outer end to the torsion spring rod (1) or directly to the output lever (2) and with its other end to an output shaft of the actuator gear (5) each rotatably connected • the transmission (5) of the actuators (3) are concentric arranged to the torsion spring rod (1) and this umhüllend, so that the torsion spring rod (1) through the actuator gear (5) passes through • housing (7, 7a, 7b) of the two actuators (3) via a torsion spring bar (1) enveloping support housing (8) directly or with the interposition of another support structure rigidly connected together.

Torsion bar system after Claim 1 , wherein the electric motors (4) of the actuators (3) are arranged concentrically to the torsion spring rod (1) and this enveloping, so that the torsion spring rod (1) passes through the actuator electric motors (3)

Torsion bar system after Claim 2 , wherein the electric motors (4) of the two actuators (3) are combined to form a motor module (4 *), at both ends of which a transmission (5) and to this an angular and torque transmission member (6), which Form gearbox module (5 *), connect.

Torsion spring rod system according to one of the preceding claims, wherein the actuators (3) via said support housing (8) or the further supporting structure on the vehicle body or on an axle are supported.