DE102019111310A1 - Aktiver Wankstabilisator - Google Patents

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DE102019111310A1
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roll stabilizer
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Martin Bräutigam
Mario Arnold
Ramon JURJANZ
Simon Sagewka
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Aktiver Wankstabilisator, mit einem geteilten Drehstab (1), zwischen dessen entlang einer Drehstabachse hintereinander angeordneten Drehstabteilen (2, 3) ein zur Übertragung von Torsionsmomenten auf den Drehstab (1) vorgesehener Aktuator (4) vorgesehen ist, in dessen Aktuatorgehäuse (5) ein Elektromotor (7) sowie ein an den Elektromotor (7) angeschlossenes Getriebe (6) angeordnet sind, wobei das Aktuatorgehäuse (5) mit dem einen Drehstabteil (2) und das Getriebe (6) ausgangsseitig mit dem anderen Drehstabteil (3) drehfest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motorgehäuse (11) des Elektromotors (7) mit lediglich einem seiner beiden axialen Enden drehfest mit dem Aktuatorgehäuse (5) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen aktiven Wankstabilisator eines Kraftfahrzeuges. Derartige Wankstabilisatoren reduzieren Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus in Kurvendurchfahrten.
  • Aus EP1714809 B1 ist ein elektromechanischer Wankstabilisator bekannt geworden, mit einem entlang einer Drehstabachse in hintereinander angeordnete Drehstabteile geteilten Drehstab, und mit einem zwischen den beiden Drehstabteilen angeordneten, zur Übertragung von Torsionsmomenten auf den Drehstab vorgesehenen Aktuator, in dessen Aktuatorgehäuse ein Getriebe und ein Elektromotor angeordnet sind, wobei das Aktuatorgehäuse an das eine Drehstabteil und eine Abtriebswelle des Getriebes an das andere Drehstabteil angeschlossen sind.
  • Der Elektromotor wird üblicherweise mit seinem Motorgehäuse drehfest mit dem Aktuatorgehäuse verbunden. System lasten werden über den Aktuator zwischen den beiden Drehstabteilen übertragen. Diese System lasten gehen oftmals mit elastischen Verformung von Bauteilen einher, die diese Systemlast zumindest als Teillast übertragen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen aktiven Wanksstabilisator nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, der auf zuverlässige Art und Weise eine einwandfreie Übertragung der System lasten in den Aktuator ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch den aktiven Wankstabilisator gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Dieser aktive Wankstabilisator ist mit einem Drehstab versehen, der entlang einer Drehstabachse in hintereinander angeordnete Drehstabteile geteilt ist. Die voneinander abgewandten Enden der beiden Drehstabteile können in bekannter Weise radträgerseitig angebunden sein. Zwischen den beiden Drehstabteilen ist ein Aktuator zur Übertragung von Torsionsmomenten auf den Drehstab vorgesehen. Im Aktuatorgehäuse sind ein Getriebe und ein Elektromotor angeordnet. Das Aktuatorgehäuse ist drehfest mit dem einen Drehstabteil verbunden. Das insbesondere als Planetengetriebe ausgebildete Getriebe ist abtriebsseitig drehfest an das andere Drehstabteil angeschlossen. Die Motorwelle überträgt das Motormoment auf die Eingangswelle des Getriebes. Dieses Motormoment ist niedriger als das getriebeausgangsseitige Drehmoment.
  • Das Motorgehäuse des Elektromotors ist erfindungsgemäß mit lediglich einem seiner beiden axialen Enden drehfest mit dem Aktuatorgehäuse verbunden. Das Motorgehäuse und das Aktuatorgehäuse könnnen in günstiger Weise achsparallel zueinander angeordnet sein und sich entlang der Aktuatorachse erstrecken. Diese erfindungsgemäße Anordnung stellt sicher, dass das Motorgehäuse lediglich das Drehmoment der Motorwelle aufnimmt. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass dieses motorseitige Drehmoment an dem Aktuatorgehäuse abgestützt ist.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass ein Sensorelement im Elektromotor nicht von der System last beeinflusst wird. Dieses Sensorlement beeinhaltet einen Rotorlagesensor, der die Drehlage des Rotors des Elektromotors erfasst. Dieser Rotorlagesensor ist gehäuseseitig am Elektromotor gehaltert. Eine kalibrierte Ausrichtung des Sensorelements wird nicht manipuliert infolge einer System last.
  • Die Abwesenheit einer System last im Motorgehäuse stellt sicher, dass die Drehlage des Rotors oder der Motorwelle einwandfrei ermittelt wird und eine Torsion des Aktuatorgehäuses keinen Einfluss auf das Messergebnis hat.
  • Durch die drehfeste Verbindung des Elektromotors nur an einem Motorende im Aktuatorgehäuse wird vermieden, dass eine Teillast der System last über das Motorgehäuse fließt. Somit stützt der Motor nur sein eigenes Moment ab und keine Systemlast. Auf diese Weise wird erreicht, dass ein zwischen Lagerschild und Motorgehäuse übertragenes Drehmoment lediglich verursacht wird durch das von der Motorwelle aufgebrachte Drehmoment, das über das Motorgehäuse in das Aktuatorgehäuse übertragen wird, vorzugsweise über den Lagerschild .
  • Die drehfeste Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Aktuatorgehäuse umfasst formschlüssige, reibschlüssige sowie stoffschlüssige Verbindungen. Beispielsweise kann eine formschlüssige Verbindung eine Art Polygonprofil von Aktuatorgehäuse und Motorgehäuse aufweisen, die so ineinandergreifen, dass Drehmomente formschlüssig übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich zum Formschluss kann eine reibschlüssige Verbindung vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Elektromotor in das Aktuatorgehäuse eingepresst werden. Das Aktuatorgehäuse und das Motorgehäuse können auch miteinander verschweißt sein. Drehfeste Verbindungen sind vorzugsweise als feste Verbindungen mittels der genannten Verbindungsarten vorgesehen.
  • Elektromotoren weisen üblicherweise Lagerschilde auf, an den der Rotor gelagert ist. Der Lagerschild A ist üblicherweise mit einer Durchführung für die Motorwelle versehen. Der am gegenüber liegenden axialen Ende des Elektromotors angeordnete Lagerschild B kann beispielsweise das Sensorelement mit dem Rotorlagesensor tragen oder benachbart dazu angeordnet sein. Diese Lagerschilde können mit einem buchsenförmigen Gehäuse des Motorgehäuses verpresst sein. Einer dieser beiden Lagerschilde kann mit einer Schulter versehen sein, die drehfest mit dem Aktuatorgehäuse oder mit einem Maschinenteil verbunden ist, das drehfest mit dem Aktuatorgehäuse verbunden ist. Der andere Lagerschild kann mit einer Schulter in einer Spielpassung mit dem Aktuatorgehäuse oder mit einem Maschinenteil zusammenarbeiten, das wiederum drehfest mit dem Aktuatorgehäuse verbunden ist. In diesem Fall sind die Schulter dieses anderen Lagerschildes und eine Lagerfläche des Aktuatorgehäuses oder des Maschinenteils zylindrisch gebildet, so dass Relativdrehungen möglich sind.
  • Wenn ein Einpressen des Lagerschildes oder ein Einpressen des Maschinenteils - vorzugsweise ein Hohlrad eines Planetengetriebes - vorgesehen ist, kann es zweckmäßig sein, zur besseren Kraftübertragung den Innendurchmesser des Aktuatorgehäuses zu beschichten, um einen höheren Reibwert in den Pressverbänden zu erhalten und somit höhere Kräfte/Momente übertragen zu können. Der Wegfall auch nur einer Teillast der System last in das Motorgehäuse ermöglicht eine schwächere Ausführung des Pressverbandes zwischen Motorgehäuse und Lagerschild.
  • Das oben beschriebene Motorgehäuse kann eine hohlzylindrische Büchse und zwei jeweils an einem axialen Ende der Büchse angeordnete Lagerschilde aufweisen, von denen wenigstens einer mit der Büchse fest oder drehfest verbunden ist. Der andere Lagerschild kann beispielsweise auch einstückig angeformt sein. Einer der beiden Lagerschilde kann eine ringförmig ausgebildete Schulter aufweisen, die drehfest mit dem Aktuatorgehäuse oder mit einem drehfest mit dem Aktuatorgehäuse verbundenen Hohlrad verbunden ist. Der andere Lagerschild kann ebenfalls eine ringförmig ausgebildete Schulter aufweisen, die spielbehaftet an dem Aktuatorgehäuse oder an einem drehfest mit dem Aktuatorgehäuse verbundenen Hohlrad eines Planetengetriebes gelagert ist.
  • Das Lagerschild A kann spielbehaftet in das Hohlrad des Planetengetriebes eingreifen. Durch diese getriebeseitige Freistellung des A-Schilds zu dem Hohlrad oder dem Aktuatorgehäuse wird der Körperschallpfad unterbrochen. Dadurch wird das akustische Verhalten des Systems verbessert. Der Lagerschild kann mit seiner ringförmigen Schulter in eine zylindrische Ausnehmung des Hohlrades eingreifen. Unter Systemlast und elastischer Verformung des Aktuatorgehäuses ist eine Relativdrehung zwischen diesem Lagerschild und dem Aktuatorgehäuse möglich. Vorteilhaft kann hier auch sein, durch eine schwimmend gelagerte Motorwelle - die eingangsseitig an das Planetengetriebe angeschlossen ist - die Zwangsführung der Planeten des Planetengetriebes zu reduzieren. Auf diese Weise kann das Betriebsflankenspiel reduziert werden mit dem Vorteil einer Reduzierung unerwünschter Geräusche.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in zwei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 einen aktiven Wankstabilisator in perspektivischer Darstellung und
    • 2 eine Ausschnittvergrößerung des Wankstabilisators gemäß 1 im Längsschnitt.
  • Der aktive Wankstabilisator ist mit einem geteilten Drehstab 1 versehen, zwischen dessen entlang einer Drehstabachse hintereinander angeordneten Drehstabteile 2, 3 ein Aktuator 4 wirksam angeordnet ist. Der Aktuator 4 ist zur Übertragung von Torsionsmomenten auf den Drehstab 1 vorgesehen.
  • Im Aktuatorgehäuse 5 sind ein Getriebe 6 (lediglich angedeutet) und ein Elektromotor 7 angeordnet. Das Aktuatorgehäuse 5 ist drehfest mit dem einen Drehstabteil 2 verbunden. Eine Abtriebswelle 8 des insbesondere als Planetengetriebe 9 ausgebildeten Getriebes 6 ist drehfest an das andere Drehstabteil 3 angeschlossen. Die Motorwelle 10 des Elektromotors 7 überträgt das Motormoment auf die Eingangswelle des Getriebes 6. Die Motorwelle 10 kann zugleich die Eingangswelle des Getriebes 6 bilden.
  • Das Motorgehäuse 11 weist eine hohlzylindrische Büchse 12 auf, die im Ausführungsbeispiel koaxial zu dem hohlzylindrischen Aktuatorgehäuse 5 angeordnet ist. An beiden axialen Enden der Büchse 12 ist jeweils ein Lagerschild 13, 14 befestigt, an denen die Motorwelle 10 - also der Rotor - drehbar gelagert ist. Zwischen der Buchse 12 und dem Aktuatorgehäuse 5 ist ein ringförmiger Spalt 17 ausgebildet.
  • Der Lagerschild 13 ist auf der vom Getriebe 6 abgewandten Seite angeordnet. Dieser Lagerschild 13 weist eine ringförmig ausgebildete, nach radial außen vorspringende Schulter 15 auf. Die Schulter 15 des Lagerschildes 13 ist drehfest mit dem Aktuatorgehäuse 5 verbunden durch einen Presssitz. Alternativ oder zusätzlich kann der Lagerschild 13 formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Aktuatorgehäuse 5 zur Übertragung des Motormomentes verbunden sein.
  • Der Lagerschild 14 ist auf der dem Getriebe 6 zugewandten Seite angeordnet. Dieser Lagerschild 14 weist eine ringförmig ausgebildete, nach radial innen vorspringende Schulter 16 auf. Die Schulter 16 des Lagerschildes 14 ist mit einer Spielpassung an einem drehfest mit dem Aktuatorgehäuse 5 verbundenen Hohlrad 18 des Planetengetriebes 9 gelagert.
  • Das Motorgehäuse 11 des Elektromotors 7 ist demzufolge lediglich mittels des Lagerschildes 13 drehfest mit dem Aktuatorgehäuse 5 verbunden. Das Motorgehäuse 11 nimmt demzufolge lediglich das Drehmoment der Motorwelle auf 10. Ein hier nicht abgebildeter Rotorlagesensor ist an dem Lagerschild 13 gehaltert und erfasst die Rotorlage des Rotors des Elektromotors 7. Die Abwesenheit einer System last im Motorgehäuse 11 stellt sicher, dass die Drehlage des Rotors oder der Motorwelle 10 einwandfrei ermittelt wird und eine Torsion des Aktuatorgehäuses 11 keinen Einfluss auf das Messergebnis hat.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Drehstab
    2
    Drehstabteil
    3
    Drehstabteil
    4
    Aktuator
    5
    Aktuatorgehäuse
    6
    Getriebe
    7
    Elektromotor
    8
    Abtriebswelle
    9
    Planetengetriebe
    10
    Motorwelle
    11
    Motorgehäuse
    12
    Buchse
    13
    Lagerschild
    14
    Lagerschild
    15
    Schulter
    16
    Schulter
    17
    Spalt
    18
    Hohlrad
  • 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
    • EP 1714809 B1 [0002]

Claims (8)

  1. Aktiver Wankstabilisator, mit einem geteilten Drehstab (1), zwischen dessen entlang einer Drehstabachse hintereinander angeordneten Drehstabteilen (2, 3) ein zur Übertragung von Torsionsmomenten auf den Drehstab (1) vorgesehener Aktuator (4) angeordnet ist, in dessen Aktuatorgehäuse (5) ein Elektromotor (7) sowie ein an den Elektromotor (7) angeschlossenes Getriebe (6) angeordnet sind, wobei das Aktuatorgehäuse (5) mit dem einen Drehstabteil (2) und das Getriebe (6) ausgangsseitig mit dem anderen Drehstabteil (3) drehfest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motorgehäuse (11) des Elektromotors (7) mit lediglich einem seiner beiden axialen Enden drehfest mit dem Aktuatorgehäuse (5) verbunden ist.
  2. Aktiver Wankstabilisator nach Anspruch 1, zwischen dessen anderem axialen Ende des Motorgehäuses (11) und dem Aktuatorgehäuse (5) oder einem fest mit dem Aktuatorgehäuse (5) verbundenen Maschinenteil eine Spielpassung vorgesehen ist.
  3. Aktiver Wankstabilisator nach Anspruch 1 oder 2, dessen Motorgehäuse (11) eine hohle Buchse (12) und zwei jeweils an einem axialen Ende der Buchse (12) angeordnete, Lagerschilde (13, 14) aufweist.
  4. Aktiver Wankstabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen dem Getriebe (6) zugewandter Lagerschild (14) eine Durchführung für die Motorwelle (10) des Elektromotors (7) aufweist und dessen von dem Getriebe (6) abgewandter Lagerschild (13) einen Rotorlagesensor aufweist.
  5. Aktiver Wankstabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, von dessen Lagerschilden (13, 14) wenigstens einer eine ringförmig ausgebildete Schulter (15, 16) aufweist, die drehfest mit dem Aktuatorgehäuse (5) oder mit einem drehfest mit dem Aktuatorgehäuse (5) verbundenen Hohlrad (18) angeordnet ist.
  6. Aktiver Wankstabilisator nach Anspruch 4, dessen anderer Lagerschild (14) eine ringförmig ausgebildete Schulter (16) aufweist, die spielbehaftet an dem Aktuatorgehäuse (5) oder an einem drehfest mit dem Aktuatorgehäuse (5) verbundenen Hohlrad (18) eines Planetengetriebes (9) gelagert ist.
  7. Aktiver Wankstabilisator nach den Ansprüchen 4 und 6, dessen Lagerschild (14) spielbehaftet in das Hohlrad (18) des Planetengetriebes (9) eingreift.
  8. Aktiver Wankstabilisator nach Anspruch 3, zwischen dessen Buchse (12) und dessen Aktuatorgehäuse (5) ein ringförmiger Spalt (17) ausgebildet ist.
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