DE102017105095B4 - Switchable roll stabilizer for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Schaltbarer Wankstabilisator (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Stabilisatorhälfte (2a) mit einem ersten Kupplungskörper (3a) und eine zweite Stabilisatorhälfte (2b) mit einem zweiten Kupplungskörper (3b), wobei die beiden Kupplungskörper (3a, 3b) mittels einer ortsfest auf der ersten Stabilisatorhälfte (2a) angeordneten, schaltbaren Kupplungsvorrichtung (4) formschlüssig miteinander verbindbar sind, wobei die Kupplungsvorrichtung (4) zumindest mittelbar mit einem Antriebsmotor (5) verbunden ist und eine drehfest an dem ersten Kupplungskörper (3a) angeordnete Stiftverriegelungseinheit (8) mit mindestens einem axial verschiebbaren Stift (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (4) eine auf der ersten Stabilisatorhälfte (2a) ortsfest und drehbar angeordnete Kurvenscheibe (7) umfasst, wobei der Antriebsmotor (5) dazu vorgesehen ist, die Kurvenscheibe (7) zu verdrehen, und wobei der mindestens eine Stift (10) an einer an der Stirnfläche der Kurvenscheibe (7) axial ausgebildeten, rampenförmigen Anlagefläche (9) axial zur Anlage kommt, um in einer Verriegelungsstellung der Stiftverriegelungseinheit (8) die beiden Kupplungskörper (3a, 3b) formschlüssig miteinander zu verbinden. Switchable roll stabilizer (1) for a motor vehicle, comprising a first stabilizer half (2a) with a first clutch body (3a) and a second stabilizer half (2b) with a second clutch body (3b), wherein the two clutch bodies (3a, 3b) by means of a stationary The switch device (4) is at least indirectly connected to a drive motor (5) and a pin lock unit (8 comprising at least one axially displaceable pin (10), characterized in that the coupling device (4) on the first stabilizer half (2a) stationary and rotatably arranged cam disc (7), wherein the drive motor (5) is provided to the cam (7) to twist, and wherein the at least one pin (10) on a at the end face de R cam plate (7) axially formed, ramp-shaped contact surface (9) comes axially to rest in order to connect in a locking position of the pin locking unit (8), the two coupling body (3a, 3b) form-fitting manner with each other.
Description
Schaltbarer Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine erste Stabilisatorhälfte mit einem ersten Kupplungskörper und eine zweite Stabilisatorhälfte mit einem zweiten Kupplungskörper, wobei die beiden Kupplungskörper mittels einer schaltbaren Kupplungsvorrichtung formschlüssig miteinander verbindbar sind.Switchable roll stabilizer for a motor vehicle, comprising a first stabilizer half with a first coupling body and a second stabilizer half with a second coupling body, wherein the two coupling bodies are positively connected to each other by means of a switchable coupling device.
Üblicherweise weist jede Radachse eines Kraftfahrzeugs 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. Ferner ist der Wankstabilisator zur Stabilisierung des Karosserieaufbaus gegenüber unerwünschten Wankbewegungen um die Längsachse des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Solche Wankbewegungen treten beispielsweise bei Kurven- oder Geländefahrt des Kraftfahrzeugs auf. Die Wankbewegung des Kraftfahrzeugs 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.Usually, each wheel axle of a motor vehicle on a roll stabilizer, which operates on the torsion bar principle. The roll stabilizer is arranged substantially parallel to the vehicle axle and connected at both ends via a respective coupling rod with the wheel suspension. Furthermore, the roll stabilizer is provided to stabilize the body structure against unwanted rolling movements about the longitudinal axis of the motor vehicle. Such rolling movements occur, for example, when cornering or off-road driving of the motor vehicle. The rolling motion of the motor vehicle is influenced by the roll stabilizer by the compression movement of the left and right wheel suspension of an axle is coupled together using the roll stabilizer. Thus, there is a copying effect between the compression movements of the two wheels on the axle.
Aus der
Aus
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen schaltbaren Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs mit einer alternativen Kupplungsvorrichtung anzugeben, der kostengünstig und kompaktbauend ausgebildet ist.The object of the present invention is to provide a switchable roll stabilizer of a motor vehicle with an alternative coupling device, which is formed inexpensively and compact.
Ein erfindungsgemäßer schaltbarer Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erste Stabilisatorhälfte mit einem ersten Kupplungskörper und eine zweite Stabilisatorhälfte mit einem zweiten Kupplungskörper, wobei die beiden Kupplungskörper mittels einer ortsfest auf der ersten Stabilisatorhälfte angeordneten, schaltbaren Kupplungsvorrichtung formschlüssig miteinander verbindbar sind, wobei die Kupplungsvorrichtung zumindest mittelbar mit einem Antriebsmotor verbunden ist und eine auf der ersten Stabilisatorhälfte ortsfest und drehbar angeordnete Kurvenscheibe umfasst, wobei der Antriebsmotor dazu vorgesehen ist, die Kurvenscheibe zu verdrehen, wobei die Kupplungsvorrichtung ferner eine drehfest an dem ersten Kupplungskörper angeordnete Stiftverriegelungseinheit mit mindestens einen axial verschiebbaren Stift umfasst, der an einer an der Stirnfläche der Kurvenscheibe axial ausgebildeten, rampenförmigen Anlagefläche axial zur Anlage kommt, um in einer Verriegelungsstellung der Stiftverriegelungseinheit die beiden Kupplungskörper formschlüssig miteinander zu verbinden. Vorzugsweise weist die Stiftverriegelungseinheit mindestens zwei axial verschiebbare Stifte auf.An inventive switchable roll stabilizer for a motor vehicle comprises a first stabilizer half with a first coupling body and a second stabilizer half with a second coupling body, wherein the two coupling bodies are positively connected to one another by means of a switchable coupling device arranged fixedly on the first stabilizer half, wherein the coupling device is at least indirectly a drive motor is connected and a stationary and rotatably mounted on the first stabilizer half cam, wherein the drive motor is provided to rotate the cam, wherein the coupling device further comprises a non-rotatably mounted on the first coupling body pin locking unit with at least one axially displaceable pin, the axially abutting on a ramp-shaped contact surface formed axially on the end face of the cam plate in order to engage in a locking mechanism Position of the pin locking unit to connect the two coupling body form-fitting with each other. Preferably, the pin locking unit has at least two axially displaceable pins.
Mit anderen Worten ist der Wankstabilisator zwischen zumindest zwei Zuständen schaltbar. Dabei wird insbesondere zwischen einem offenen Schaltzustand und zumindest einem geschlossenen Schaltzustand unterschieden, wobei der Wankstabilisator im offenen Schaltzustand eine Entriegelungsstellung und im geschlossenen Schaltzustand die Verriegelungsstellung aufweist. In der Verriegelungsstellung entsteht durch die formschlüssige Verbindung der beiden Kupplungskörper ein Torsionsmoment im Wankstabilisator, wobei das Torsionsmoment abhängig von dem Verdrehwinkel der beiden Kopplungskörper zueinander ist. Je größer der Verdrehwinkel, desto höher ist das Torsionsmoment und der Versteifungsgrad des Fahrwerks. Bei normaler Fahrt wird ein geringerer Versteifungsgrad für einen hohen Fahrkomfort eingestellt. Bei sportlicher, insbesondere kurvenreicher Fahrt wird ein höherer Versteifungsgrad für eine höhere Haftung an die Fahrbahn und bessere Kontrolle des Kraftfahrzeugs eingestellt. Insbesondere ist ein Sensor zur Messung der Querbeschleunigung vorgesehen, um in Abhängigkeit der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs die In der Entriegelungsstellung kann das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs maximal verschränkt werden, ohne dass ein Torsionsmoment im Wankstabilisator entsteht. Dies ermöglicht eine verbesserte Geländegängigkeit des Kraftfahrzeugs. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist in der Entriegelungsstellung vorzugsweise auf 20 km/h begrenzt. Beispielsweise kann ein Schalter zur Einleitung der Entriegelungsstellung für eine verbesserte Geländegängigkeit des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Vorteilhafterweise kann der Versteifungsgrad über einen Lenkwinkel der Räder des Kraftfahrzeugs, über eine Lenkwinkelgeschwindigkeit und/oder über eine Querbeschleunigung eingestellt werden.In other words, the roll stabilizer is switchable between at least two states. In particular, a distinction is made between an open switching state and at least one closed switching state, wherein the roll stabilizer has an unlocking position in the open switching state and the locking position in the closed switching state. In the locking position is formed by the positive connection of the two coupling body, a torsional moment in the roll stabilizer, wherein the Torsion torque is dependent on the angle of rotation of the two coupling body to each other. The larger the twist angle, the higher the torsional moment and the stiffening degree of the chassis. During normal driving, a lesser degree of stiffening is set for a high level of driving comfort. In sporty, especially winding road a higher degree of stiffening for a higher adhesion to the road and better control of the motor vehicle is set. In particular, a sensor for measuring the transverse acceleration is provided in order in dependence on the transverse acceleration of the motor vehicle in the unlocking position, the chassis of the motor vehicle can be maximally entangled without a torsional moment arises in the roll stabilizer. This allows improved off-road capability of the motor vehicle. The vehicle speed is preferably limited to 20 km / h in the unlocked position. For example, a switch for initiating the unlocking position can be provided for improved off-road capability of the motor vehicle. Advantageously, the degree of stiffening can be adjusted via a steering angle of the wheels of the motor vehicle, via a steering angle speed and / or via a transverse acceleration.
Die Ausgangsposition des Wankstabilisators liegt in der Verriegelungsstellung vor. Die Kupplungsvorrichtung wird in der Verriegelungsstellung nicht vom Antriebsmotor angetrieben. Vorzugsweise ist der Antriebsmotor als Elektromotor ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist die energiesparende Nutzung des Antriebmotors, da Energie ausschließlich bei einem aktiven Entriegeln von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung verbraucht wird. Unter einer mittelbaren Verbindung ist zu verstehen, dass zwischen dem Antriebsmotor und der Kupplungsvorrichtung mindestens ein weiteres Element im Kraftfluss angeordnet ist. Mithin sind der Antriebsmotor und die Kupplungsvorrichtung miteinander wirkverbunden.The starting position of the roll stabilizer is in the locked position. The coupling device is not driven by the drive motor in the locking position. Preferably, the drive motor is designed as an electric motor. Particularly advantageous is the energy-saving use of the drive motor, since energy is consumed only in an active unlocking of the locking position in the unlocked position. An indirect connection means that at least one further element in the power flow is arranged between the drive motor and the coupling device. Thus, the drive motor and the coupling device are operatively connected to each other.
Unter der axial ausgebildeten, rampenförmigen Anlagefläche der Kurvenscheibe ist zu verstehen, dass die Kurvenscheibe ein Plateau für die Verriegelungsstellung sowie eine Rampe und ein Plateau für die Entriegelungsstellung aufweist. Mithin ist die Rampe als Arbeitsbereich zu verstehen, bei dem die Stifte der Stiftverriegelungseinheit durch das Verdrehen der Kurvenscheibe axial verschoben und zwischen Verriegelungsstellung und Entriegelungsstellung geschaltet wird.Under the axially formed, ramp-shaped contact surface of the cam is to be understood that the cam plate has a plateau for the locking position and a ramp and a plateau for the unlocked position. Thus, the ramp is to be understood as a work area in which the pins of the pin locking unit is axially displaced by the rotation of the cam and switched between the locked position and unlocked position.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die jeweiligen Stifte der Stiftverriegelungseinheit einen umlaufenden Bund aufweisen, an dessen erster axialen Anlagefläche eine sich gegen ein Gehäuse abstützende Feder zur Anlage kommt, die dazu vorgesehen ist, den Bund durch eine Federvorspannung axial gegen einen axial verschiebbaren Mitnehmer zu pressen, wobei der Mitnehmer an der rampenförmigen Anlagefläche der Kurvenscheibe axial zur Anlage kommt, und wobei die Stifte bei Verdrehung der Kurvenscheibe gegen die Feder von der Verriegelungsstellung in eine Entriegelungsstellung der Stiftverriegelungseinheit axial verschiebbar sind. Mit anderen Worten gleitet der Mitnehmer bei Verdrehung der Kurvenscheibe über die Anlagefläche der Kurvenscheibe. Die Feder ist als Druckfeder ausgebildet und dazu vorgesehen, die jeweiligen Stifte vorzuspannen, um ein axiales Spiel zwischen der Stiftverriegelungseinheit und der axial ausgebildeten, rampenförmigen Anlagefläche der Kurvenscheibe zu verhindern. Mithin dienen die Druckfedern als Kraftspeicher.The invention includes the technical teaching that the respective pins of the pin locking unit have a circumferential collar, on the first axial bearing surface against a housing supporting spring comes to rest, which is provided to the federal government by a spring bias axially against an axially displaceable To press driver, the driver is axially abutting the ramp-shaped contact surface of the cam, and wherein the pins are axially displaceable upon rotation of the cam against the spring from the locking position to an unlocking position of the pin locking unit. In other words, the driver slides on rotation of the cam over the contact surface of the cam. The spring is formed as a compression spring and provided to bias the respective pins in order to prevent axial play between the pin locking unit and the axially formed, ramp-shaped contact surface of the cam. Thus, the compression springs serve as energy storage.
Vorzugsweise umfasst die Stiftverriegelungseinheit vier Stifte, wobei die Stifte in der Entriegelungsstellung durch eine jeweilige Bohrung im ersten Kupplungskörper zumindest teilweise aufgenommen und axial geführt sind. Die Bohrungen verlaufen axial durch den ersten Kupplungskörper, wobei die Anzahl der Bohrungen identisch zur Anzahl der Stifte ist. Mithin sind für vier Stifte vier Bohrungen im ersten Kupplungskörper vorzusehen, wobei der radiale Abstand der jeweiligen Bohrungen und der Stifte zur Drehachse der Kupplungsvorrichtung gleich ist. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls denkbar.Preferably, the pin locking unit comprises four pins, wherein the pins are at least partially received and axially guided in the unlocked position by a respective bore in the first coupling body. The holes extend axially through the first coupling body, wherein the number of holes is identical to the number of pins. Thus, four holes in the first coupling body are provided for four pins, wherein the radial distance between the respective holes and the pins to the axis of rotation of the coupling device is the same. Other embodiments are also conceivable.
Bevorzugt begrenzt das Gehäuse die Stiftverriegelungseinheit in radialer und axialer Richtung. Das Gehäuse ist mit dem ersten Kupplungskörper verbunden. Vorzugsweise ist das Gehäuse an der Umfangsfläche des ersten Kupplungskörpers befestigt.Preferably, the housing limits the pin locking unit in the radial and axial directions. The housing is connected to the first coupling body. Preferably, the housing is attached to the peripheral surface of the first coupling body.
Des Weiteren bevorzugt weist der zweite Kupplungskörper an der Stirnseite zum indest vier umlaufend verteilte Bohrungen auf, die dazu vorgesehen sind, Stifte der Stiftverriegelungseinheit in einer Verriegelungsstellung zumindest teilweise aufzunehmen. Dabei verriegeln in der Verriegelungsstellung zu keinem Zeitpunkt alle vier Stifte gleichzeitig. Bevorzugt fallen immer nur zwei Stifte in die Bohrungen des zweiten Kupplungskörpers ein. Die Bohrungen sind vorzugsweise als Langlochbohrungen ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass der zweite Kupplungskörper an der Stirnseite zumindest eine Bohrung aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Langlochbohrungen umlaufend an der Stirnseite des zweiten Kupplungskörpers verteilt. Insbesondere wird eine nahezu stufenlose Verriegelung mit einer einzigen Verriegelungsstellung ermöglicht. Der radiale Abstand der Bohrungen im ersten und zweiten Kupplungskörper zur Drehachse der beiden Stabilisatorhälften ist identisch. Mit anderen Worten fluchten die Bohrungen des ersten Kupplungskörpers mit den Bohrungen des zweiten Kupplungskörpers.Furthermore, preferably, the second coupling body on the front side to the present four circumferentially distributed holes, which are provided to at least partially receive pins of the pin locking unit in a locking position. In this case, lock in the locked position at any time, all four pins simultaneously. Preferably always only two pins fall into the holes of the second coupling body. The holes are preferably formed as elongated holes. It is also conceivable that the second coupling body has at least one bore on the end face. In a preferred embodiment, a multiplicity of slot bores are distributed circumferentially on the end face of the second clutch body. In particular, a nearly continuous locking is made possible with a single locking position. The radial distance of the holes in the first and second coupling body to the axis of rotation of the two stabilizer halves is identical. In other words, the holes of the first coupling body are aligned with the holes of the second coupling body.
Ferner bevorzugt sind die Bohrungen sowie die in die jeweiligen Bohrungen einfallenden Enden der Stifte mit einer umlaufenden Schräge versehen. Der Winkel der Schräge beträgt vorzugsweise 6°, wobei das Ausbilden der Schrägen an den Bohrungen und den Enden der Stifte ein sicheres Einfallen der Stifte in die Bohrungen gewährleistet und ferner die Spielfreiheit des Systems sicherstellt. Further preferably, the holes and the incident in the respective bores ends of the pins are provided with a circumferential slope. The angle of the slope is preferably 6 °, wherein the formation of the bevels on the holes and the ends of the pins ensures a secure collapse of the pins in the holes and also ensures the backlash of the system.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Bohrungen nicht ganzzahlig durch die Anzahl der Stifte teilbar. Vorteilhaft ist, dass dadurch immer nur zwei Stifte in die Bohrungen des zweiten Kupplungskörpers einfallen.According to a preferred embodiment, the number of holes is not integer divisible by the number of pins. It is advantageous that thereby always only two pins are incident in the holes of the second coupling body.
Bevorzugt umfasst die Kupplungsvorrichtung eine Getriebeeinheit. Mithin ermöglicht dies eine kompakte Ausbildung des Antriebsmotors beziehungsweise die Verwendung eines Antriebsmotors mit geringerer Leistung. Die Getriebeeinheit ist vorzugsweise als Schneckengetriebe oder Stirnradgetriebe ausgebildet.Preferably, the coupling device comprises a gear unit. Thus, this allows a compact design of the drive motor or the use of a drive motor with lower power. The gear unit is preferably designed as a worm gear or spur gear.
Ferner bevorzugt ist die Lage der Kurvenscheibe mittels Winkelsensor messbar. Der Winkelsensor ist dazu vorgesehen, die Lage des Wankstabilisators zu bestimmen, wobei der Antriebsmotor bevorzugt über dazu vorgesehene Anschläge geregelt wird. Alternativ oder ergänzend wird die Lage der beiden Stabilisatorhälften über einen Winkelsensor gemessen.Further preferably, the position of the cam can be measured by means of an angle sensor. The angle sensor is provided to determine the position of the roll stabilizer, wherein the drive motor is preferably controlled via stops provided for this purpose. Alternatively or additionally, the position of the two stabilizer halves is measured via an angle sensor.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der sieben Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen
-
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wankstabilisators, -
2 eine vereinfachte schematische Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Verriegelungsposition des erfindungsgemäßen Wankstabilisators, -
3 eine vereinfachte schematische Längsschnittdarstellung zur Veranschaulichung einer Entriegelungsposition des erfindungsgemäßen Wankstabilisators, -
4 eine schematische Detailschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Kupplungsvorrichtung des erfindungsgemäßen Wankstabilisators, -
5 eine schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der Kupplungsvorrichtung des erfindungsgemäßen Wankstabilisators, -
6 eine schematische Querschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Kupplungskörpers der Kupplungsvorrichtung, und -
7 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der Funktionsweise einer Stiftverriegelungseinheit der Kupplungsvorrichtung.
-
1 a schematic view of a roll stabilizer according to the invention, -
2 a simplified schematic longitudinal sectional view illustrating a locking position of the roll stabilizer according to the invention, -
3 a simplified schematic longitudinal sectional view illustrating an unlocking position of the roll stabilizer according to the invention, -
4 a schematic detail sectional view illustrating the construction of a coupling device of the roll stabilizer according to the invention, -
5 a schematic perspective view illustrating the structure of the coupling device of the roll stabilizer according to the invention, -
6 a schematic cross-sectional view illustrating the structure of a coupling body of the coupling device, and -
7 a simplified schematic sectional view illustrating the operation of a pin locking unit of the coupling device.
Gemäß
Nach den
Nach
In
Gemäß
Nach der in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wankstabilisatorroll stabilizer
- 2a, 2b2a, 2b
- Stabilisatorhälftestabilizer half
- 3a, 3b3a, 3b
- Kupplungskörperclutch body
- 44
- Kupplungsvorrichtungcoupling device
- 55
- Antriebsmotordrive motor
- 66
- Getriebeeinheitgear unit
- 77
- Kurvenscheibecam
- 88th
- StiftverriegelungseinheitPin locking unit
- 99
- Anlageflächecontact surface
- 1010
- Stiftpen
- 1111
- BundFederation
- 1212
- Federfeather
- 1313
- Gehäusecasing
- 1414
- Mitnehmertakeaway
- 1515
- Bohrungdrilling
- 1616
- Bohrungdrilling
- 1717
- Schrägeslope
- 1818
- Lagerelementbearing element
- 1919
- Winkelsensorangle sensor
- 2020
- Stegweb
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |