-
Die Erfindung betrifft einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug mit einem ersten und einen zweiten Stabilisatorarm, mit einem Aktuator, wobei der Aktuator die beiden Stabilisatorarme gegeneinander verdreht, wobei der Aktuator eine Motor und eine Getriebeeinrichtung aufweist, wobei der erste und/oder der zweite Stabilisatorarm getriebetechnisch über die Getriebeeinrichtung mit dem Motor verbunden ist, wobei die Getriebeeinrichtung eine Antriebseinheit und eine Abtriebseinheit aufweist, wobei der Motor ein Antriebsmoment über die Getriebeeinrichtung auf den ersten und/oder den zweiten Stabilisatorarm überträgt, sodass der erste Stabilisatorarm relativ zu dem zweiten Stabilisatorarm um eine Torsionsachse verdreht wird.
-
Wankstabilisatoren weisen in üblicher Bauweise zwei Stabilisatorarme auf, welche am Grundaktuator angeordnet sind, wobei sich die Stabilisatorarme relativ zueinander mittels eines in dem Grundaktuator integrierten Motors verdrehen lassen. Durch derartige Wankstabilisatoren kann aktiv auf das Fahrverhalten eines Fahrzeugs Einfluss genommen werden.
-
Die Druckschrift
DE102014215700A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt einen elektromechanischen Aktuator für einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse, in dem ein Planetengetriebe und ein Elektromotor, umfassend einen Rotor sowie einen drehfest mit dem Gehäuse verbundenen Stator, angeordnet sind. Der Rotor ist über eine Antriebswelle mit dem Planetengetriebe verbunden, wobei ferner ein erstes Drehstabfederelement zumindest mittelbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist und ein zweites Drehstabfederelement zumindest mittelbar mit einer Abtriebswelle des Planetengetriebes gekoppelt ist, und wobei die beiden Drehstabfederelemente zur Wankbewegungskompensation des Kraftfahrzeugs zueinander verdrehbar sind. Das Planetengetriebe weist einen Stufenplanetensatz auf, umfassend einen ersten Verzahnungsbereich mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Verzahnungsbereich mit einem zweiten Durchmesser.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welcher ein sicheres Betriebsverhalten aufweist. Diese Aufgabe wird durch einen Wankstabilisator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Wankstabilisator, welcher für ein Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient der Wankstabilisator zur Kontrolle, insbesondere Steuerung, Dämpfung und/oder Kompensation einer Rollbewegung und/oder Wankbewegung des Fahrzeugs um dessen Fahrzeuglängsachse. Der Wankstabilisator wird besonders bevorzugt an einer Vorderachse des Fahrzeugs eingesetzt, alternativ oder optional ergänzend kann der oder ein weiterer derartiger Wankstabilisator an der Hinterachse angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Wankstabilisator als ein elektromechanischer Wankstabilisator ausgebildet.
-
Der Wankstabilisator weist einen ersten und einen zweiten Stabilisatorarm auf. Insbesondere sind die beiden Stabilisatorarme mit einer Radaufhängung des Fahrzeuges verbunden. Der Wankstabilisator weist einen Aktuator auf, wobei der Aktuator die beiden Stabilisatorarme gegeneinander, insbesondere um eine Torsionsachse, verdreht. Durch das aktive Verdrehen der beiden Stabilisatorarme zueinander kann das Wanken des Fahrzeugs bei unterschiedlichen Fahrbahnunebenheiten und in Kurvenfahrten verringert werden. Vorzugsweise schließen sich die beiden Stabilisatorarme jeweils koaxial oder zumindest gleichgerichtet zu der Torsionsachse an den Aktuator an.
-
Der Aktuator weist einen Motor und eine Getriebeeinrichtung auf. Insbesondere erzeugt der Motor ein Antriebsmoment um die Torsionsachse. Besonders bevorzugt ist der Motor ein Elektromotor ausgebildet, alternativ kann der Motor jedoch auch als ein Hydraulikmotor ausgebildet sein. Vorzugweise ist die Getriebeeinrichtung als ein Koaxialgetriebe ausgebildet. Alternativ kann die Getriebeeinrichtung jedoch auch als ein Hohlwellengetriebe und/oder ein Hypoidgetriebe und/oder ein Axialgetriebe und/oder ein Lineargetriebe ausgebildet sein.
-
Der erste und/oder der zweite Stabilisatorarm sind getriebetechnisch über die Getriebeeinrichtung mit dem Motor verbunden, wobei die Getriebeeinrichtung eine Antriebseinheit und eine Abtriebseinheit aufweist. Insbesondere ist Motor mit der Antriebseinheit und der erste bzw. der zweite Stabilisatorarm mit der Abtriebseinheit verbunden. Vorzugsweise weist der Motor einen Rotor und einen Stator auf, wobei der Rotor mit einer Antriebswelle der Antriebseinheit drehfest verbunden ist. Besonders bevorzugt weist die Abtriebseinheit eine Abtriebswelle auf, wobei der erste bzw. der zweite Stabilisatorarm mit der Abtriebswelle verbunden ist.
-
Die Getriebeeinrichtung überträgt ein Antriebsmoment des Motors auf den ersten und/oder den zweiten Stabilisatorarm, sodass der erste Stabilisatorarm relativ zu dem zweiten Stabilisatorarm um die Torsionsachse verdreht wird. Die Getriebeeinrichtung setzt insbesondere das Antriebsmoment auf den ersten und/oder den zweiten Stabilisatorarm um. Vorzugsweise ist die Getriebeeinrichtung als ein Untersetzungsgetriebe ausgebildet, wobei die Getriebeeinrichtung das Antriebsmoment untersetzt.
-
Im Rahmen der Erfindung weist die Getriebeeinrichtung eine Mehrzahl von radial beweglichen Zahnsegmenten auf, wobei das Antriebsmoment von der Antriebseinheit über die Zahnsegmente auf die Abtriebseinheit übertragen wird. Insbesondere sind die Zahnsegmente in radialer Richtung in Bezug auf die Torsionsachse verschiebbar gelagert, vorzugsweise gleitgelagert oder über eine Lagereinrichtung gelagert, und/oder lineargeführt. Beispielsweise können die Zahnsegmente kettenartig miteinander verbunden sein. In bevorzugter Weise sind die Zahnsegmente jedoch einzeln voneinander getrennt. Insbesondere weist die Getriebeeinrichtung mehr als zehn, vorzugsweise mehr als zwanzig, im Speziellen mehr als fünfzig Zahnsegmente auf.
-
Insbesondere sind die die Zahnsegmente auf einem Teilkreis in Umlaufrichtung in Bezug auf die Torsionsachse angeordnet. Beispielsweise weist jedes Zahnsegment an seiner radialen Außenseite eine spitzzulaufende Kontur, insbesondere eine Dachverzahnung, auf, sodass jedes Zahnsegment in eine Gegenkontur, insbesondere eine Verzahnung, eingreifen kann.
-
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung ein Getriebe zur Anwendung, insbesondere in einem elektromechanischen Wankstabilisator, umgesetzt wird, welches eine hohe Leistungsdichte aufweist. Ferner weist die Getriebeeinrichtung einen geringen Bauraumbedarf, eine geringe Spielfreiheit und eine hohe Drehmomentkapazität auf. Insbesondere wird aufgrund der geringen Spielfreiheit das Betriebsverhalten des Wankstabilisators verbessert, da bei einem Lastwechsel keine Impulse entstehen, wodurch ebenfalls störende Geräusche reduziert werden.
-
In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung der Erfindung weist die Antriebseinheit ein Antriebselement auf, wobei das Antriebselement die Zahnsegmente in radialer Richtung bewegt. Insbesondere ist das Antriebselement relativ zu den Zahnsegmenten verdrehbar, wobei die Zahnsegmente und das Antriebselement in Umlaufrichtung in Bezug auf die Torsionsachse zueinander gleitgelagert oder über eine weitere Lagereinrichtung gelagert sind. Besonders bevorzugt wird bei einer Verdrehung des Antriebselements in Umlaufrichtung die Zahnsegmente in radialer Richtung zu und/oder weg von der Torsionsachse bewegt, sodass vorzugsweise eine hubartige Bewegung der Zahnsegmente erzeugt wird. Das Antriebselement ist besonders bevorzugt drehfest mit der Antriebswelle verbunden, sodass das Antriebsmoment von dem Motor über die Antriebswelle auf das Antriebselement übertragen wird.
-
Der Wankstabilisator weist einen Hohlradabschnitt auf, wobei der Hohlradabschnitt eine Innenverzahnung aufweist, und wobei mindestens ein Zahnsegment mit der Innenverzahnung in Eingriff steht. Besonders bevorzugt weist die Innenverzahnung eine unterschiedliche Anzahl an Vertiefungen bzw. Erhebungen auf, wie die Anzahl an Zahnsegmenten auf. Im Speziellen ist die Anzahl der Zahnsegmente geringer als die Anzahl an Vertiefungen der Innenverzahnung. Insbesondere sind die Zahnsegmente zwischen dem Hohlradabschnitt und dem Antriebselement angeordnet. Bei einer Drehbewegung des Antriebselementes bewegen sich die Zahnsegmente bereichsweise und/oder abwechselnd in Umlaufrichtung in die Innenverzahnung, sodass ein Formschluss in radialer Richtung und/oder in Umlaufrichtung gebildet wird und das Antriebsmoment übertragen wird.
-
Vorzugsweise weist der Wankstabilisator ein Gehäuse zur Aufnahme des Aktuators auf. Insbesondere kann das Gehäuse einteilig oder mehrteilig sein. Bevorzugt ist in dem Gehäuse der Motor und/oder die Getriebeeinrichtung angeordnet. Im Speziellen ist der Stator drehfest mit dem Gehäuse verbundenen. Besonders bevorzugt ist der Hohlradabschnitt ein Teilabschnitt des Gehäuses, wobei der Hohlradabschnitt an der radialen Innenseite des Gehäuses angeordnet ist. Alternativ kann jedoch auch die Abtriebseinheit, insbesondere das Abtriebselement, den Hohlradabschnitt aufweisen.
-
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung weist das Antriebselement einen ovalen Grundkörper auf, sodass bei einer Rotation des Antriebselements die Zahnsegmente in zwei Eingriffsbereichen mit der Innenverzahnung in Eingriff stehen. Insbesondere stehen zwei diametral angeordnete Zahnsegmente oder Zahnsegmentgruppen mit der Innenverzahnung in Eingriff. Besonders bevorzugt weist das Antriebselement einen elliptischen Grundkörper auf.
-
In einer zweiten alternativen Ausgestaltung weist das Antriebselement einen exzentrischen Grundkörper auf, sodass bei einer Rotation des Antriebselements die Zahnsegmente in genau einem Eingriffsbereich mit der Innenverzahnung in Eingriff steht. Insbesondere steht immer nur ein Zahnsegment oder eine Zahnsegmentgruppe mit der Innenverzahnung in Eingriff. Das Antriebselement kann beispielsweise als eine Kurvenscheibe ausgebildet sein.
-
In einer dritten alternativen Ausgestaltung weist das Antriebselement einen polygonen Grundkörper auf, sodass bei einer Rotation des Antriebselements die Zahnsegmente in mindestens drei Eingriffsbereichen mit der Innenverzahnung in Eingriff stehen. Insbesondere stehen mindestens drei, insbesondere mehr als vier, im Speziellen mehr als sechs, gegenüberliegend und/oder voneinander beabstandet angeordnete Zahnsegmente oder Zahnsegmentgruppen mit der Innenverzahnung in Eingriff. Bevorzugt ist der polygone Grundkörper symmetrisch ausgebildet. Beispielsweise kann der polygone Grundkörper dreieckig, quadratisch oder hexagonal etc. sein.
-
In einer weiteren Konkretisierung weist die Abtriebseinheit ein Abtriebselement auf. Insbesondere ist das Abtriebselement mit der Abtriebswelle drehfest verbunden.
-
Beispielsweise kann die Abtriebswelle direkt mit dem ersten bzw. dem zweiten Stabilisatorarm verbunden sein. Alternativ kann die Abtriebswelle jedoch auch eine weitere Antriebswelle für eine weitere Getriebeeinrichtung bilden. Das Antriebselement und/oder die Antriebswelle und das Abtriebselement und/oder die Abtriebswelle sind koaxial und/oder konzentrisch zu der Torsionsachse angeordnet. Vorzugsweise ist das Antriebselement als ein Hohlrad ausgebildet, wobei das Antriebselement in dem Hohlrad angeordnet und/oder aufgenommen ist.
-
Das Abtriebselement weist einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme der Zahnsegmente auf, wobei die Zahnsegmente in Umlaufrichtung voneinander beabstandet in dem Aufnahmeabschnitt aufgenommen sind. Bei einem umlaufenden Betrieb des Antriebselements werden die Zahnsegmente abweschselnd radial nach außen und nach innen bewegt. Dabei wird ein Umlaufbetrieb erzeugt, welcher das Abtriebselement antreibt. Im Speziellen ist der Aufnahmeabschnitt einstückig, z.B. aus einem gemeinsamen Guss, mit dem Abtriebselement verbunden. Alternativ kann jedoch der Aufnahmeabschnitt auch als ein separates Bauteil ausgebildet sein.
-
Insbesondere ist der Aufnahmeabschnitt käfigartig ausgebildet, wobei jedes Zehnsegment vorzugsweise in einer taschenartigen Ausnehmung aufgenommen ist. Besonders bevorzugt sind die Zahnsegmente in Umlaufrichtung und/oder in axialer Richtung in Bezug auf die Torsionsachse formschlüssig und in radialer Richtung verschiebbar in dem Aufnahmeabschnitt aufgenommen.
-
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Wankstabilisator mindestens eine weitere Getriebeeinrichtung auf, sodass ein mehrstufiges, insbesondere ein zweistufiges, Getriebe gebildet ist. Insbesondere ist die weitere Getriebeeinrichtung baugleich zu der bereits zuvor beschriebenen Getriebeeinrichtung bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Die weitere Getriebeeinrichtung ist koaxial und/oder konzentrisch zu der Getriebeeinrichtung angeordnet. Vorzugsweise bildet die Abtrieswelle der Getriebeeinrichtung die weitere Antriebswelle für ein weiteres Antriebselement der weiteren Getriebeeinrichtung.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 einen Wankstabilisator mit einem Aktuator und zwei Getriebeeinrichtungen als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer stark vereinfachten schematischen Darstellung einen Wankstabilisator 1, welcher für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein PKW, wobei der Wankstabilisator 1 in einer Hinterachse und/oder Vorderachse des Fahrzeugs verbaut ist. Der Wankstabilisator 1 dient dabei zur Reduzierung von Wankbewegungen des Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt und/oder bei Fahrbahnunebenheiten.
-
Der Wankstabilisator 1 weist einen ersten und einen zweiten Stabilisatorarm 2a, b auf, wobei die beiden Stabilisatorarme 2a, b mit einer Radaufhängung des Fahrzeugs verbunden sind. Der Wankstabilisator 1 weist ein Gehäuse 3 auf, wobei in dem Gehäuse 3 ein Aktuator 4 angeordnet ist. Insbesondere ist der Aktuator 4 als ein elektromechanischer Aktuator ausgebildet. Die beiden Stabilisatorarme 2a, b sind an den Aktuator 4 angeschlossen, wobei der erste und/oder der zweite Stabilisatorarm 2a, b beispielsweise drehbar oder schwenkbar gegenüber dem Gehäuse 3 gelagert sind. Der Aktuator 4 ist ausgebildet, die beiden Stabilisatorarme 2a, b um eine Torsionsachse A gegeneinander zu verdrehen, um auf diese Weise ein Wanken des Fahrzeugs zu steuern, insbesondere zu dämpfen.
-
Der Aktuator 4 weist einen Motor 5 sowie eine erste und eine zweite Getriebeeinrichtung 6, 7, als die Getriebeeinrichtung und die mindestens eine weitere Getriebeeinrichtung, auf. Der Motor 5 ist als ein Elektromotor ausgebildet und weist hierzu einen Stator 5a und einen Rotor 5b auf. Insbesondere ist der Motor 5 als ein Innenläufer ausgebildet, wobei der Stator 5a drehfest mit dem Gehäuse 3 verbunden ist. Der Motor 5 erzeugt ein Antriebsmoment, welches über die beiden Getriebeeinrichtungen 6, 7 umgesetzt und auf den zweiten Stabilisatorarm 2b übertragen wird.
-
Beispielsweise sind die beiden Getriebeeinrichtungen 6,7 als Koaxialgetriebe ausgebildet. Die erste und die zweite Getriebeeinrichtung 6, 7 sind vorzugsweise baugleich, wobei nachfolgend nur die erste Getriebeeinrichtung 6 beschrieben wird. Die erste Getriebeeinrichtung weist eine Antriebs- und eine Abtriebseinheit 8, 9 auf, wobei das Antriebsmoment des Motors 5 von der Antriebseinheit 8 über mehrere Zahnsegmente 10 auf die Abtriebseinheit 9 übertragen wird.
-
Hierzu weist die Antriebseinheit 8 eine Antriebswelle 8a und ein Antriebselement 8b auf, wobei das Antriebselement 8b und der Rotor 5b drehfest mit der Antriebswelle 8a verbunden sind. Die Antriebswelle 8a erstreckt sich dabei in axialer Richtung auf der Torsionsachse A. Das Antriebselement 8b weist einen exzentrischen Grundkörper auf, sodass die Rotationsbewegung in eine in radialer Richtung gerichtete Linearbewegung umgewandelt wird.
-
Die Abtriebseinheit 9 weist eine Abtriebswelle 9a, ein Abtrieselement 9b sowie einen Aufnahmeabschnitt 9c auf. Das Abtriebselement ist 9b ist drehfest mit der Antriebswelle 9a verbunden. Insbesondere bildet die Abtriebswelle 9 eine weitere Eingangswelle für die zweite Getriebeeinrichtung 7, wobei hierzu ein weiteres Antriebselement ebenfalls drehfest mit der Abtriebswelle 9a drehfest verbunden ist. Beispielsweise ist das Abtriebselement 9b als ein Hohlrad ausgebildet, wobei das Antriebselement 8a in dem Hohlrad aufgenommen ist.
-
Der Aufnahmeabschnitt 9c schließt sich unmittelbar in axialer Richtung an das Abtriebselement 9b an und ist beispielsweise einstückig mit diesem verbunden. Der Aufnahmeabschnitt 9c ist als eine Art Käfig ausgebildet und dient zur Aufnahme der Zahnsegmente 10. Insbesondere sind die Zahnsegmente 10 in Umlaufrichtung und/oder in axialer Richtung in Bezug auf die Torsionsachse A in regelmäßig voneinander beanstandeten taschenartigen Ausnehmungen des Aufnahmeabschnitts 9c formschlüssig aufgenommen. Die Zahnsegmente 10 sind in radialer Richtung in Bezug auf die Torsionsachse A durch den Aufnahmeabschnitt 9c geradgeführt bzw. verschiebbar gelagert.
-
Die Zahnsegmente 10 sind z.B. einzelne voneinander getrennte Stäbe und weisen an ihrer radialen Außenseite eine spitz zulaufende Kontur auf. Mit ihrer radialen Innenseite liegen die Zahnsegmente 10 an einer Zylindermantelfläche des Antriebselements 8b an, wobei die Zahnsegmente 10 und das Antriebselement 8b zueinander gleitgelagert sind, sodass das Antriebselement 8b relativ in Umlaufrichtung zu den Zahnsegmenten 10 verdrehbar ist. Durch die exzentrische Bewegung des Antriebselements 8b werden die Zahnsegmente 10 abwechselnd nacheinander nach radial innen und nach außen bewegt, sodass diese eine hubartige Bewegung ausführen.
-
Das Gehäuse 3 weist einen Hohlradabschnitt 3a auf, wobei der Hohlradabschnitt 3a einstückig, z.B. stoffschlüssig, aus einem gemeinsamen Guss etc., und drehfest mit dem Gehäuse 3 verbunden ist. Der Hohlradabschnitt 3a weist eine Innenverzahnung auf, wobei mindestens eines der Zahnsegment 10 stets mit der Innenverzahnung in einem Eingriffsbereich in Eingriff steht. Das mindestens eine Zahnsegment 10 ist dabei formschlüssig in Umlaufrichtung und/oder in radialer Richtung in Bezug auf die Torsionsachse A in der Innenverzahnung aufgenommen.
-
Bei einer Verdrehung des Antriebselements 8b in Umlaufrichtung um die Torsionsachse A, werden die Zahnsegmente 10 radial nach innen und nach außen bewegt. Dadurch wird ein Umlaufbetrieb erzeugt, wodurch das Abtriebselement 9b angetrieben wird. Durch die unterschiedliche Anzahl von Verzahnungen des Hohlradabschnitts 3a zur unterschiedlichen Anzahl der Zahnsegmente 10, die teilweise in Eingriff stehen, lässt sich ein Übersetzungsverhältnis wählbar einstellen.
-
Dabei verläuft ein Momentpfad von dem Motor 5 zu der Antriebswelle 8a, das Antriebselement 8b, über das mindestens eine mit der Innenverzahnung des Holradabschnitts 3a in Eingriff stehenden Zahnsegment 10, auf den Aufnahmeabschnitt 9c, das Abtriebselement 9b, die Abtriebswelle 9a weiter über die zweiten Getriebeeinrichtung 7 und anschließend zu dem zweiten Stabilisatorarm 2b. Dadurch wird der zweite Stabilisatorarm 2b um die Torsionsachse A verdreht. Beispielsweise wird das Antriebsmoment des Motors 5 durch die beiden Getriebeeinrichtungen 6, 7 untersetzt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wankstabilisator
- 2a
- erster Stabilisatorarm
- 2b
- zweiter Stabilisatorarm
- 3
- Gehäuse
- 4
- Aktuator
- 5
- Motor
- 5a
- Stator
- 5b
- Rotor
- 6
- erste Getriebeeinrichtung
- 7
- zweite Getriebeeinrichtung
- 8
- Antriebseinheit
- 8a
- Antriebswelle
- 8b
- Abtriebselement
- 9
- Abtriebseinheit
- 9a
- Abtriebswelle
- 9b
- Abtriebselement
- 9c
- Aufnahmeabschnitt
- 10
- Zahnsegmente
- A
- Torsionsachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014215700 A1 [0003]
