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Die Erfindung betrifft einen Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug mit zwei als Drehstabfedern ausgebildeten Stabilisatorteilen, zwischen denen ein Aktuator angeordnet ist, der ein Gehäuse, einen Motor mit einer Motorwelle und eine mit der Motorwelle gekoppelte Getriebestufe aufweist, wobei ein Getriebeelement der Getriebestufe über ein Wälzlager drehbar gegenüber einem Halteelement des Aktuators gelagert ist.
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Derartige Wankstabilisatoren werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um die Neigung der Fahrzeugkarosserie während einer Kurvenfahrt zu verringern und einem unerwünschten Wanken der Fahrzeugkarossiere entgegenzuwirken.
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Ein aktiver Wankstabilisator, der als elektromechanischer Wankstabilisator ausgebildet ist, wird beispielsweise in der
DE 10 2014 202 829 A1 beschrieben. Dieser Wankstabilisator weist einen Motor mit einer Motorwelle und eine mit der Motorwelle gekoppelte Getriebestufe eines Untersetzungsgetriebes auf. Eine Abtriebswelle dieses Untersetzungsgetriebes ist mit einem ersten Stabilisatorteil drehfest verbunden. Das zweite Stabilisatorteil ist drehfest mit einem Gehäuse des Aktuators verbunden. Derartige Getriebestufen umfassen üblicherweise drehbare Getriebeelemente, die über als Wälzlager ausgebildete Stützlager drehbar gegenüber dem Gehäuse des Aktuators gelagert sind. Beim Betrieb des Wankstabilisators können auf das Gehäuse und das Wälzlager mechanische Schwingungen einwirken. Um einer unerwünschten Geräuschentwicklung entgegenzuwirken, werden derartige Wälzlager üblicherweise über einen Außentoleranzring aus einem schwingungsdämpfenden Kunststoff gegenüber einem gehäusefesten Halteelement abgestützt.
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Diese Außentoleranzringe ermöglichen eine gute Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen und Geräuschen. Als nachteilig hat sich jedoch herausgestellt, dass sich die aus Kunststoffen gefertigten Außentoleranzringe über längere Betriebsdauern plastisch verformen und ihre schwingungsdämpfende Wirkung nicht mehr voll entfalten können. Hierdurch kann es nach längeren Betriebsdauern der Wankstabilisatoren zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung kommen.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, die Gefahr einer unerwünschten Geräuschentwicklung des Wankstabilisators zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug mit zwei als Drehstabfedern ausgebildeten Stabilisatorteilen, zwischen denen ein Aktuator angeordnet ist, der ein Gehäuse, einen Motor mit einer Motorwelle und eine mit der Motorwelle gekoppelte Getriebestufe aufweist, wobei ein Getriebeelement der Getriebestufe über ein Wälzlager drehbar gegenüber einem gehäusefesten Halteelement des Aktuators gelagert ist, wobei das Wälzlager einen ersten Lagerring mit einer Nut aufweist, wobei in der Nut ein Sprengring angeordnet ist, der aus einem Metall ausgebildet und in einer radialen Richtung des Wälzlagers gegen das Halteelement vorgespannt ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Wankstabilisator drückt eine Vorspannkraft den Sprengring in radialer Richtung gegen das gehäusefeste Halteelement des Wankstabilisators. Der Sprengring stellt eine dämpfende Wirkung in radialer Richtung des Lagers bereit, so dass unerwünschte Schwingungen des Lagerrings gegenüber dem Halteelement reduziert werden. Durch die Anordnung des Sprengrings in der Nut des ersten Lagerrings kann zudem eine gewisse Dämpfung auch in einer axialen Richtung des Wälzlagers ermöglicht werden. Da der Sprengring aus einem Metall, insbesondere einem Stahl, ausgebildet ist, sind plastische Verformungen des Sprengrings, die dessen Dämpfungsverhalten verändern, im Vergleich zu einem aus einem Kunststoff gebildeten Außentoleranzring weniger wahrscheinlich. Insofern kann die Gefahr, dass es zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung des Wankstabilisators kommt, reduziert werden.
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Bevorzugt ist das Halteelement und/oder das Getriebeelement aus einem Metall ausgebildet, insbesondere aus demselben Metall, wie der Sprengring. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Sprengring sowie das Halteelement und/oder das Getriebeelement ein ähnlich schwaches Setzverhalten aufweisen, d.h. auch nur wenig zu plastischen Verformungen neigen. Somit kann die schwingungsdämpfende Funktion des Sprengrings zwischen dem Wälzlager und dem Halteelement über eine längere Betriebsdauer aufrechterhalten werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Lagerring durch einen Spalt von dem Halteelement beabstandet ist und das Wälzlager einen zweiten Lagerring aufweist, der an dem Getriebeelement anliegt. Der Sprengring kann den Spalt zwischen dem Halteelement und dem ersten Lagerring aufrecht halten, so dass etwaige geräuscherzeugende Berührungen zwischen dem Lagerring und dem Halteelement unterbunden werden können. Der Spalt zwischen dem ersten Lagerring und dem Halteelement hat bevorzugt eine Spaltweite im Bereich von 0,05 mm bis 2 mm, beispielsweise eine Spaltweite von 1 mm.
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Bevorzugt ist das gehäusefeste Halteelement des Aktuators eine Außenwandung eines Gehäuses oder eine in einem Innenraum des Gehäuses verlaufende Innenwandung, die drehfest mit einer Außenwandung eines Gehäuses verbunden ist. Die Innenwandung kann mit einer Außenwandung des Gehäuses durch Formschluss, Kraftschluss und/oder Stoffschluss verbunden sein. Alternativ kann die Innenwandung einstückig mit einer Außenwandung des Gehäuses ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist das Halteelement eine mit einem Stator des Motor drehfest verbundene Wandung, beispielsweise ein Motorschild. Das Motorschild kann, insbesondere durch Einpressen, kraftschlüssig mit einer Außenwandung des Gehäuses verbunden sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Halteelement einen zylindrischen Bereich aufweist und der Sprengring in dem zylindrischen Bereich an dem Halteelement anliegt. Der zylindrische Bereich kann nach Art eines Hohlzylinders ausgebildet sein, in welchen das Wälzlager und der Sprengring eingebracht sind. Insofern kann der Sprengring zwischen dem äußeren Lagerring des Wälzlagers und dem Halteelement angeordnet sein, Das Getriebeelement kann einen zylindrischen Flansch aufweisen, der in Kontakt mit dem inneren Lagerring des Wälzlagers steht.
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Bevorzugt ist das das Getriebeelement ein Planetenträger, an welchem mehrere Planetenräder drehbar gelagert sind. Das Vorsehen eines Planetenträgers als Teil eines Planeten- oder Umlaufrädergetriebes bringt den Vorteil mit sich, dass das Getriebe kompakt ausgestaltet werden kann.
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Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn der Sprengring einen konstanten Querschnitt aufweist. Derartige Sprengringe sind mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellbar. Unter einem Sprengring mit konstantem Querschnitt soll insbesondere ein Sprengring verstanden werden, der einen ringsegmentförmigen Grundkörper mit zwei Ringsegment-Enden aufweist, wobei der Sprengring im Bereich der Ringsegment-Enden denselben Querschnitt aufweist, wie im Bereich zwischen den Ringsegment-Enden. Es ist daher nicht erforderlich, dass der Wankstabilisator besondere Aufnahmen für die Ringsegment-Enden aufweist, da die Ringsegment-Enden in der Nut des ersten Lagerrings aufgenommen werden können.
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Bevorzugt hat der Sprengring einen runden Querschnitt. Ein derartiger Sprengring wird bevorzugt zusammen mit einer Nut in dem ersten Lagerring verwendet, die einen abgerundeten Querschnitt aufweist. Alternativ ist es bevorzugt, wenn der Sprengring einen mehreckigen Querschnitt, insbesondere viereckigen, beispielsweise rechteckigen, Querschnitt, hat. Ein rechteckiger Querschnitt wird bevorzugt zusammen mit einer Nut in dem ersten Lagerring verwendet, die einen rechteckigen Querschnitt hat.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Wälzlager durch ein Vorspannelement in einer axialen Richtung des Wälzlagers vorgespannt ist. Das Federelement kann auf einen der beiden Lagerringe des Wälzlagers einwirken, um die beiden Lagerringe zusammenzudrücken. Über das Federelement kann ein Lagerspiel reduziert werden, wodurch unerwünschte Geräuschentwicklungen weiter reduziert werden können. Das Federelement kann beispielsweise als Wellfeder ausgebildet sein.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Federelement den ersten Lagerring in der axialen Richtung mit einer Vorspannkraft beaufschlagt. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist der erste Lageerring in radialer Richtung durch den Sprengring gedämpft und in axialer Richtung durch das Federelement. Insofern kann die Schwingungsdämpfung in axialer Richtung verbessert werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass in der Nut mehrere Sprengringe angeordnet sind, die aus einem Metall ausgebildet und in einer radialen Richtung des Wälzlagers gegen das Halteelement vorgespannt sind. Durch die Wahl der Anzahl an Sprengringen kann das Dämpfungsverhalten eingestellt werden. Alternativ kann der erste Lagerring mehrere Nuten aufweist, wobei in mehreren Nuten jeweils ein Sprengring angeordnet ist, der aus einem Metall ausgebildet und in einer radialen Richtung des Wälzlagers gegen das Halteelement vorgespannt ist.
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Bevorzugt ist das Wälzlager als Axiallager oder Axial-Radiallager ausgebildet. Die Wälzkörper des Wälzlagers können als Kugeln, als Nadeln oder als Zylinderrollen ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Wälzlager als Axial-Kugellager, Axial-Nadellager oder Axial-Zylinderrollenlager ausgestaltet sein.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wankstabilisators in einer schematischen Darstellung;
- 2 einen Bereich des Aktuators des Wankstabilisators aus 1 in einer Schnittdarstellung; und
- 3 das Wälzlagers und der Sprengring des Aktuators nach 2 in einer perspektivischen Darstellung.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines elektromechanischen Wankstabilisators 1 dargestellt, der üblicherweise an einer Achse eines Kraftfahrzeugs angeordnet wird, um Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus bei der Kurvenfahrt zu unterdrücken. Der Wankstabilisator 1 umfasst einen Aktuator 2, der ein Gehäuse 5 aufweist und zwischen einem ersten als Drehstabfeder ausgebildeten Stabilisatorteil 3 und einen zweiten als Drehstabfeder ausgebildeten Stabilisatorteil 4 angeordnet ist. Der Aktuator 2 umfasst einen als Elektromotor ausgestalteten Motor 7 sowie ein mit dem Motor 7 gekoppeltes Getriebe. Das erste Stabilisatorteil 3 ist drehfest mit einem Gehäuse 5 des Aktuators 2 verbunden und das zweite Stabilisatorteil 4 ist drehfest mit einer Abtriebswelle des Aktuators 2, insbesondere einer Abtriebswelle des Getriebes, verbunden.
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Die 2 zeigt in einer Schnittdarstellung einen Bereich im Innenraum des Gehäuses 5 des Aktuators 2. Bei dem Bereich handelt es sich um einen Verbindungsbereich zwischen dem Motor 7 und einer ersten Getriebestufe 10 des Getriebes des Aktuators. Der Motor 7 weist eine Motorwelle 8 auf, die einer Längsrichtung des Aktuators 2 verläuft. Im Innenraum des Gehäuses 5 ist ein gehäusefestes Halteelement 6 vorgesehen, das den Motor 7 von der Getriebestufe 10 trennt. Insofern bildet das Halteelement 6 eine Innenwandung nach Art eines Motorschilds. Das Halteelement 6 ist drehfest mit dem Gehäuse 5 des Aktuators 2 verbunden. Hierzu kann das Halteelement 6, insbesondere zusammen mit dem Motor 7, in das Gehäuse 5 eingepresst werden. Das Halteelement 6 weist einen zylindrischen, insbesondere hohlzylindrischen Bereich auf, der eine Aufnahme für ein Wellenlager 9, ein Federelement 19 sowie ein als Wälzlager 14 ausgebildetes Stützlager für die Getriebestufe 10 bildet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das Wälzlager 14 als Kugellager ausgebildet. Alternativ kann das Wälzlager 14 als Axiallager anderer Bauart ausgebildet sein, beispielsweise als Nadellager oder Zylinderrollenlager.
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Das Wellenlager 9 ist als Wälzlager, insbesondere Kugellager, ausgestaltet und lagert die Motorwelle 8 drehbar gegenüber dem Halteelement 6.
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Das Wälzlager 14 lagert ein Getriebeelement 11 der Getriebestufe 10 drehbar gegenüber dem Halteelement 6. Bei dem Getriebeelement 11 handelt es sich um einen Planetenträger, an dem mehrere Planetenräder 12 drehbar angeordnet sind. Zur Lagerung der Planetenräder 12 sind an dem Planetenträger 11 mehrere als Wälzlager ausgebildete Planetenlager 13 vorgesehen. Die Motorwelle 8 steht in Eingriff mit den Planetenrädern 12, so dass eine Drehung der Motorwelle 8 gegenüber dem Halteelement 6 in einer Drehung des Planetenträgers 11 gegenüber dem Halteelement 6 resultiert.
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Wie den Darstellungen in 2 und 3 entnommen werden kann, weist das Wälzlager 14 einen ersten Lagerring 15 auf, der als Außenring ausgebildet ist. Ferner umfasst das Wälzlager 14 einen zweiten Lagerring 16, der als Innenring ausgebildet ist. Zwischen dem ersten Lagerring 15 und dem zweiten Lagerring 16 sind mehrere Wälzkörper angeordnet, die auf Laufbahnen der beiden Lagerringe 15, 16 abrollen. Um einen geräuschreduzierten Betrieb des Wankstabilisators 1 zu ermöglichen, weist der erste Lagerring 15 an seiner Außenkontur eine um den Umfang des ersten Lagerrings 15 umlaufende Nut 18 auf. In der Nut 18 ist ein Sprengring 17 angeordnet, der aus einem Metall, beispielsweise einem Stahl, ausgebildet ist und in einer radialen Richtung des Wälzlagers 14 gegen das Halteelement 6 vorgespannt ist. Dieser Sprengring 17 stellt eine dämpfende Wirkung in radialer Richtung des Wälzlagers 14 bereit, so dass unerwünschte Schwingungen des ersten Lagerrings 15 gegenüber dem Halteelement 6 reduziert werden. Der Sprengring 17 hält ferner einen Spalt mit einer Spaltweite von ca. 1 mm zwischen dem ersten Lagerring 15 und dem Halteelement 6 aufrecht. Der zweite Lagerring 16 liegt hingegen an dem Getriebeelement 11 der Getriebestufe 10 an. Hierzu weist das Getriebeelement 11 einen zylindrischen Flansch auf, der mit der Innenkontur des zweiten Lagerrings 16 in Kontakt steht.
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Die Gestalt des Sprengrings 17 ist im Wesentlichen die eines Ringsegments mit zwei Ringsegment-Enden die durch einen Zwischenraum voneinander beabstandet sind. Der Sprengring 17 weist einen konstanten, rechteckigen Querschnitt auf. Der Querschnitt der Nut 18 ist an den Querschnitt des Sprengrings 17 angepasst, so dass der Sprengring 17 in axialer Richtung formschlüssig in der Nut 18 aufgenommen ist.
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Wie in 2 erkennbar, ist das Wälzlager 14 durch ein Federelement 19 vorgespannt. Das Federelement 19 ist als Wellfeder ausgestaltet und wirkt in axialer Richtung des Wälzlagers 14 auf den ersten Lagerring 15 ein. Das Federelement 19 bewirkt eine Kraft in axialer Richtung auf den ersten Lagerring 15, so dass das Lagerspiel reduziert wird.
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Der vorstehend beschriebene Wankstabilisator 1 für ein Kraftfahrzeug weist zwei als Drehstabfedern ausgebildete Stabilisatorteile 3, 4, auf, zwischen denen ein Aktuator 2 angeordnet ist. Der Aktuator 2 umfasst ein Gehäuse 5, einen Motor 7 mit einer Motorwelle 8 und eine mit der Motorwelle 8 gekoppelte Getriebestufe 10, wobei ein Getriebeelement 11 der Getriebestufe 10 über ein Wälzlager 14 drehbar gegenüber einem gehäusefesten Halteelement 6 des Aktuators 2 gelagert ist. Ferner weist das Wälzlager 14 einen ersten Lagerring 15 mit einer Nut 18 auf, wobei in der Nut 18 ein Sprengring 19 angeordnet ist, der aus einem Metall ausgebildet und in einer radialen Richtung des Wälzlagers 14 gegen das Halteelement 6 vorgespannt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wankstabilisator
- 2
- Aktuator
- 3
- Stabilisatorteil
- 4
- Stabilisatorteil
- 5
- Gehäuse
- 6
- Halteelement
- 7
- Motor
- 8
- Motorwelle
- 9
- Wellenlager
- 10
- Getriebestufe
- 11
- Planetenträger
- 12
- Planetenrad
- 13
- Planetenlager
- 14
- Wälzlager
- 15
- Lagerring
- 16
- Lagerring
- 17
- Sprengring
- 18
- Nut
- 19
- Wellenfeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014202829 A1 [0003]
