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Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Wankstabilisator, umfassend zumindest zwei mittels eines Aktuators relativ zueinander verdrehbare Stabilisatorelemente.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Fahrzeug mit einem verstellbaren Wankstabilisator.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Wankstabilisatoranordnung für ein Fahrzeug.
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In Fahrwerken von Kraftfahrzeugen sind die Räder bzw. Radaufhängung der jeweiligen Achse über Stabilisatoren untereinander und mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, um insbesondere bei Kurvenfahrten die aufgrund von Querbeschleunigung auftretende Wankneigung des Fahrzeugaufbaus, also dessen Seitenneigung in Kurven zu reduzieren. Beim einseitigen Einfedern des Rades gegenüber dem Fahrzeugaufbau bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs übt der als Drehstabfeder ausgebildete Stabilisator, der an seinen Enden mit den Rädern bzw. Radaufhängung verbunden ist, eine kopierende Bewegung auf das gegenüberliegende Rad bzw. die Radaufhängung aus. Daraus ergibt sich eine verminderte Seitenneigung. Der Stabilisator wiederum wird über Pendelstützen mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Die während einer Fahrt auftretenden Auf- und Abwärtsbewegungen des Fahrzeugs werden über die Pendelstützen an den Stabilisator weitergegeben.
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Durch einen Aktuator, der zwischen zwei Teilabschnitten eines geteilten Stabilisators angeordnet wird und diese zueinander verdrehen kann, können zusätzliche gezielte Stabilisierungsmomente erzeugt werden, was zu einer aktiven Verhinderung von Wankbewegungen und damit einer Optimierung des Einlenk- und Lastwechselverhaltens des Fahrwerks führt. Allerdings kann, bedingt durch hohe Radhubdifferenz-Geschwindigkeiten, beispielsweise bei einem starken Einfedern eines der Räder aufgrund einer erheblichen Fahrbahnunebenheit, der Aktuator hohen Belastungen ausgesetzt sein, was zu einer Lebensdauerverminderung oder Schäden an den Bauelementen des verstellbaren Wankstabilisators führt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verstellbaren Wankstabilisator mit höherer Lebensdauer anzugeben, insbesondere einen verstellbaren Wankstabilisator anzugeben, der auch bei hohen Radhubdifferenz-Geschwindigkeiten weniger belastet wird.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe bei einem verstellbaren Wankstabilisator, umfassend zumindest zwei mittels eines Aktuators relativ zueinander verdrehbare Stabilisatorelemente dadurch, dass zumindest ein Bremselement zwischen den Stabilisatorelementen angeordnet ist zur Reduzierung von Drehzahl- oder Drehbeschleunigungsunterschieden im Drehmomentübertragungsweg zwischen den beiden Stabilisatorelementen und/oder dass zumindest ein Entkoppelelement angeordnet ist, welches ausgebildet ist, den Aktuator von zumindest einem der Stabilisatorelemente zu entkoppeln.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe ebenfalls mit einem Kraftfahrzeug mit einem verstellbaren Wankstabilisator gemäß einem der Ansprüche 1-10.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe ebenfalls mit einer Wankstabilisatoranordnung für ein Fahrzeug, umfassend einen verstellbaren Wankstabilisator gemäß Anspruch 6, zumindest einen Sensor zur Ermittlung von Eigenschaften des Fahrwegs des Fahrzeugs und eine Steuereinrichtung zum aktiven Steuern des zumindest einen Entkoppelelements und/oder des zumindest einen Bremselements anhand von Signalen des Sensors, derart, dass die Steuereinrichtung anhand der Sensorsignale Eigenschaften des Fahrwegs ermittelt, Drehzahl- und/oder Drehbeschleunigungsunterschiede im Drehmomentübertragungsweg zwischen den beiden Stabilisatorelementen vorhersagt und zur Reduzierung der vorhergesagten Drehzahl- oder Drehbeschleunigungsunterschiede Aktuator und/oder das zumindest eine Entkoppelelement und/der das zumindest eine Bremselement entsprechend steuert.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass mittels des zumindest einen Bremselements und/oder des zumindest einen Entkoppelelements insbesondere Spitzenbelastungen, die auf den Aktuator einwirken, zumindest reduziert bzw. sogar vermieden werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass der verstellbare Wankstabilisator eine höhere Lebensdauer aufweist.
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Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsform der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind das zumindest eine Entkoppelelement und/oder das zumindest eine Bremselement in Abhängigkeit einer Drehzahl und/oder Drehbeschleunigung betätigbar. Damit wird auf einfache und zuverlässige Weise eine Reduzierung von Drehzahl- oder Drehbeschleunigungsunterschieden ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind das zumindest eine Entkoppelelement und/oder das zumindest eine Bremselement in radialer Richtung im Drehmomentübertragungsweg zwischen einer Antriebseinheit des Aktuators, die in einem Gehäuse des Aktuators angeordnet ist und dem Gehäuse des Aktuators angeordnet. Vorteil hiervon ist ein kompakt bauender Aktuator in axialer Richtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind das zumindest eine Entkoppelelement und/oder das zumindest eine Bremselement im Drehmomentübertragungswege in axialer Richtung zwischen einer Antriebseinheit des Aktuators und einem Getriebe des Aktuators angeordnet. Auf diese Weise wird ein kompakt bauender Aktuator in radialer Richtung zur Verfügung gestellt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind das zumindest eine Entkoppelelement und/oder das zumindest eine Bremselement in einem Getriebe, welches mit dem Aktuator verbunden ist, angeordnet. Vorteil hiervon ist, dass damit zumindest teilweise auch Belastungen auf Bauteile des Getriebes vermieden werden können, was die Lebensdauer des Getriebes verlängert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind das zumindest eine Entkoppelelement und/oder das zumindest eine Bremselement aktiv steuerbar ausgebildet. Mittels einer aktiven Steuerung wird die Flexibilität bei der Betätigung des zumindest einen Entkoppelelements und/oder des zumindest einen Bremselements wesentlich erhöht. Beispielsweise können die beiden Elemente je nach Fahrsituation eines Fahrzeugs unterschiedlich gesteuert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Aktuator selbst als zumindest ein Bremselement ausgebildet, insbesondere wobei der Aktuator als Elektromotor ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache und gleichzeitig kompakte Ausbildung des verstellbaren Wankstabilisators.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind das zumindest eine Entkoppelelement und/oder das zumindest eine Bremselement passiv betätigbar ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Fertigung von zumindest einem Entkoppelelement und/oder zumindest einem Bremselement.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind das zumindest eine Entkoppelelement und/oder das zumindest eine Bremselement mittels Fliehkraft betätigbar. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass damit auf besonders einfache Weise eine drehzahl- oder drehbeschleunigungsabhängige Betätigung des zumindest einen Entkoppelelements und/oder des zumindest einen Bremselements ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind das zumindest eine Bremselement und/oder das zumindest eine Entkoppelelement in Form eines Viskoelements ausgebildet. Vorteil hiervon ist unter anderem, dass aufgrund der nicht-starren Verbindung zwischen den Kopplungselementen Schwingungen und Vibrationen durch das Öl des Viskoelements, beispielsweise in der Viskobremse gedämpft werden können.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigt in schematischer Form
- 1 einen bekannten verstellbaren Wankstabilisator;
- 2 einen verstellbaren Wankstabilisator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 einen verstellbaren Wankstabilisator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 einen verstellbaren Wankstabilisator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 5 eine verstellbare Wankstabilisatoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt einen bekannten verstellbaren Wankstabilisator.
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In 1 ist im Detail ein verstellbarer Wankstabilisator 1 gezeigt, um Wankbewegungen beim Einlenken eines Fahrzeugs (hier nicht gezeigt) zu minimieren. Der verstellbare Wankstabilisator 1 umfasst dabei einen Aktuator 3, der einen Elektromotor 4 und ein Getriebe 5 umfasst, mit dem zwei Teilabschnitte 2a, 2b des verstellbaren Wankstabilisators 1 gegeneinander verdrehbar sind, um besagte Wankbewegungen des Fahrzeugs auszugleichen.
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Mittels Aufbaulagern 6 sind die beiden Teilabschnitte 2a, 2b am hier nicht gezeigten Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs drehbar gelagert und abgestützt.
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2 zeigt einen verstellbaren Wankstabilisator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 2 ist im Detail ein verstellbarer Wankstabilisator 1 gezeigt, mit dem zwei Teilabschnitte 2a, 2b desselben gegeneinander verdreht werden können. Der Aktuator 3 umfasst dabei einen Elektromotor 4 sowie ein mit diesem verbundenes Getriebe 5, hier in Form eines dreistufigen Planetengetriebes 5a, 5b, 5c. Der Elektromotor 4 des Aktuators 3 ist dabei einerseits über das Planetengetriebe 5a, 5b, 5c mit dem rechten Teilabschnitt 2b verbunden, andererseits über das Gehäuse des Aktuators 8 mit dem linken Teilabschnitt 2a. Zur Anbindung des Planetengetriebes 5a, 5b, 5c bzw. des Gehäuses 8, die mit den jeweiligen Teilabschnitten 2a, 2b verbunden sind, dient ein Lagerschild 9. Zur Messung der Drehzahl des Elektromotors 4 ist weiterhin ein Drehzahlsensor 7 angeordnet. Zwischen Elektromotor 4 und Planetengetriebe 5a, 5b, 5c ist im Drehmomentübertragungsweg zwischen Elektromotor 4 und Planetengetriebe 5a, 5b, 5c eine Fliehkraftbremse 10 angeordnet, die bei entsprechender Drehzahl des Elektromotors 4 bzw. der Getriebeeingangswelle 45 des Planetengetriebes 5a, 5b, 5c in radialer Richtung nach außen gegen die Innenseite des Gehäuses 8 gedrückt wird und so eine Bremswirkung der Getriebeeingangswelle 45 zwischen Elektromotor 4 und Planetengetriebe 5a, 5b, 5c bereitstellt.
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3 zeigt einen verstellbaren Wankstabilisator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 3 ist im Wesentlichen ein verstellbarer Wankstabilisator 1 gemäß 2 gezeigt. Im Unterschied zum verstellbaren Wankstabilisator 1 gemäß 2 ist beim verstellbaren Wankstabilisator 1 gemäß 3 nun die Fliehkraftbremse 10 nicht zwischen Elektromotor 4 und Planetengetriebe 5 auf der Getriebeeingangswelle 45 angeordnet, sondern zwischen erster Stufe 5a und zweiter Stufe 5b des Planetengetriebes 5a, 5b, 5c. In gleicher Weise wird bei entsprechender Drehzahl der Welle 46, die mit dem Planetenträger der ersten Stufe 5a des Planetengetriebes 5a, 5b, 5c verbunden ist, in radialer Richtung nach außen gegen die Innenseite des Gehäuses 8 gedrückt. Damit wird eine Bremswirkung der Eingangswelle 46 der zweiten Stufe 5b des Planetengetriebes 5a, 5b, 5c bereitgestellt. Die Eingangswelle 46 der zweiten Stufe 5b ist dabei mit dem Sonnenrad der zweiten Stufe 5b des Planetengetriebes verbunden.
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4 zeigt einen verstellbaren Wankstabilisator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 3 ist im Wesentlichen ein verstellbarer Wankstabilisator 1 gemäß 2 gezeigt. Im Unterschied zum verstellbaren Wankstabilisator 1 gemäß 2 ist beim verstellbaren Wankstabilisator 1 gemäß 4 nun anstelle der Fliehkraftbremse 10 eine Fliehkraftkupplung 11 zwischen Elektromotor 4 und Planetengetriebe 5a, 5b, 5c auf der Getriebeeingangswelle 45 angeordnet, sodass Planetengetriebe 5a, 5b, 5c und Elektromotor 4 voneinander entkoppelt werden können. Das drehzahlabhängige Ansprechverhalten der Fliehkraftkupplung 11 wird hierbei über eine Rückhaltefeder 12 fest vorgegeben. Bei kleiner Drehzahl der Getriebeeingangswelle 45 ist die Fliehkraftkupplung 11 geschlossen, d. h. es findet eine Drehmomentübertragung vom Elektromotor 4 auf das Planetengetriebe 5a, 5b, 5c über die Welle 45 und die geschlossene Fliehkraftkupplung 11 statt. Bei größer werdender Drehzahl öffnet die Fliehkraftkupplung 11 und Elektromotor 4 und Planetengetriebe 5a, 5b, 5c sind voneinander entkoppelt.
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5 zeigt eine verstellbare Wankstabilisatoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 5 ist eine verstellbare Wankstabilisatoranordnung 70 in einem Fahrzeug 100 gezeigt. Die verstellbare Wankstabilisatoranordnung 70 umfasst dabei einen verstellbaren Wankstabilisator 1 gemäß 2, wobei anstelle der in 2 gezeigten Fliehkraftbremse 10 eine aktiv steuerbare Bremse 10 angeordnet ist. Diese Bremse 10 ist mit einer Steuereinrichtung 30 verbunden. Die beiden Teilabschnitte 2a, 2b des Wankstabilisators 1 sind über Aufbaulager 6 mit dem Fahrzeug 100 und über Pendelstützen 20 letztlich mit Rädern 101a, 101b einer Achse des Fahrzeugs 100 verbunden. Weiterhin ist in 5 das Fahrzeug 100 auf einer Fahrbahn 50 gezeigt, die eine Erhebung 60 aufweist, die zu einem linken eingefederten Rad 101a führt. Darüber hinaus ist, wie vorstehend ausgeführt, eine Steuereinrichtung 30 angeordnet, die zur aktiven Steuerung der Bremse 10 dient. Die Steuereinrichtung 30 ist weiterhin mit einem Höhenstandssensor 15 und einem LIDAR-Sensor 16 verbunden. Anhand der Signale der beiden Sensoren 15, 16 wird der Zustand der Fahrbahn mittels der Steuereinrichtung 30 oder auch mittels einer separaten Recheneinrichtung ermittelt. Die Steuereinrichtung 30 errechnet hierzu aus den erhaltenen Sensorsignalen die Drehzahl oder die Drehzahlbeschleunigung, die auf den Aktuator 3 zu einem bestimmten Zeitpunkt einwirkt bzw. einwirken wird. Überschreitet diese ein bestimmtes Maß betätigt dann die Steuereinrichtung 30 entsprechend das aktiv steuerbare Bremselement 10 zu dem entsprechenden Zeitpunkt. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 30 auch bei einer ersten Drehzahl zunächst ein Bremselement 10 betätigen, bei weiter steigender Drehzahl dann schließlich ein Entkoppelelement 11, um Beschädigungen des Aktuators 3 zu vermeiden, beispielsweise wenn die Bremswirkung des Bremselements nicht ausreicht.
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Neben den genannten Sensoren 15, 16 können auch ein oder mehrere Sensoren zur Bestimmung der Rotorlage des Elektromotors 4, Beschleunigungssensoren zur Bestimmung der Drehzahl, Drehbeschleunigung, Drehwinkel, oder auch Höhenstandssensoren für Räder, Radbeschleunigungssensoren oder dergleichen alternativ oder zusätzlich verwendet werden.
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Zusammenfassend ermöglicht die Erfindung, insbesondere in ihren Ausführungsformen, eine Reduzierung der mechanischen Belastungen auf den Aktuator eines verstellbaren Wankstabilisators. Darüber hinaus wird die Lebensdauer erhöht, gleichzeitig ein kompakter Bauraum erreicht sowie eine hohe Flexibilität, insbesondere bei der aktiven Steuerung von Bremselement bzw. Entkoppelelement.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wankstabilisator
- 2a
- Stabilisatorelement
- 2b
- Stabilisatorelement
- 3
- Aktuator
- 4
- Antriebseinheit
- 5
- Getriebe
- 5a, 5b, 5c
- Stufe Planetengetriebe
- 6
- Auflager
- 7
- Drehzahlsensor
- 8
- Gehäuse
- 9
- Lagerschild
- 10
- Bremselement
- 11
- Entkoppelelement
- 12
- Rückhaltefeder
- 15
- Sensor
- 16
- Sensor
- 30
- Steuereinrichtung
- 45,46
- Welle
- 50
- Fahrweg
- 60
- Erhebung
- 70
- Wankstabilisatoranordnung
- 100
- Fahrzeug
- 101a,101b
- Rad
