-
Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug, ein Gehäuse für einen verstellbaren Wankstabilisator und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, dem Oberbegriff von Anspruch 9 bzw. gemäß Anspruch 10.
-
Aus der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere der Fahrwerkstechnik, ist es bekannt, ein Kraftfahrzeug mit einem sogenannten Wankstabilisator auszustatten. Im Grundaufbau handelt es sich hierbei um eine im Wesentlichen C-förmige Drehstabfeder, die im mittigen Bereich drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert ist und deren äußere, sich gegenüberliegende Enden jeweils mit einer Radaufhängung gekoppelt sind. Durch diese Konstruktion sorgt der Wankstabilisator dafür, dass die Karosserie des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt nicht nur an der kurvenäußeren Seite einfedert (bedingt durch die Zentrifugalkraft), sondern dass zudem das kurveninnere Rad etwas abgesenkt wird (Kopierverhalten).
-
Zur weiteren Steigerung der Fahrzeugstabilität sowie des Fahrkomforts ist es bekannt, derartige Wankstabilisatoren verstellbar auszuführen. Der Wankstabilisator umfasst in diesem Fall einen Aktuator und ist in zwei mit Hilfe des Aktuators um eine Rotationsachse relativ zueinander verdrehbare Stabilisatorabschnitte geteilt. Durch Verdrehung der Stabilisatorabschnitte zueinander wird eine Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt erzeugt oder einer durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt entgegengewirkt. Es sind verstellbare Wankstabilisatoren bekannt mit einem Elektromotor als Aktuator, der zur Erzielung geeigneter Drehzahlen bzw. Drehmomente mit einem mechanischen Getriebe, insbesondere in Bauform eines mehrstufigen Planetengetriebes steht. In diesem Zusammenhang sei beispielhaft auf
DE 10 2006 219 399 A1 verwiesen.
-
Bei bekannten verstellbaren Wankstabilisatoren weist das Gehäuse, das sich in Richtung der Rotationsachse erstreckt, eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Grundform auf. Ein als Aktuator dienender elektrischer Motor sowie ein mehrstufiges Planetengetriebe sind in Bezug auf die Rotationsachse koaxial angeordnet. Zur Montage werden die einzelnen Komponenten an dem offenen axialen Ende des Gehäuses in dieses eingeführt und anschließend axial gesichert. Ein erster Stabilisatorabschnitt ist am Gehäuse befestigt, während ein zweiter Stabilisatorabschnitt an einem mit dem Aktuator in Antriebsverbindung stehenden Abtriebselement befestigt ist. Bei dem Abtriebselement handelt es sich beispielsweise um einen drehbar gegenüber dem Gehäuse gelagerten Planetenträger, der das Abtriebselement eines mehrstufigen Planetengetriebes bildet, das wiederum vom im Gehäuse befindlichen Aktuator antreibbar ist.
-
Im betrieblichen Einsatz des verstellbaren Wankstabilisators können hohe Momente und Kräfte über die Stabilisatorabschnitte auf die dazwischen wirkenden Komponenten einwirken. Unter anderem wird so das Gehäuse in hohem Maße mechanisch beansprucht und muss dementsprechend ausgelegt sein. Im Bereich der Befestigung des ersten Stabilisatorabschnitts am Gehäuse weist das Gehäuse einen vergleichsweisen kleinen Durchmesser auf, während das Gehäuse in seinem mittigen Bereich mit zylindrischer Außenform einen verglichen dazu verhältnismäßig großen Durchmesser aufweist. Aufgrund der zwischen der Befestigung des Stabilisatorabschnitts und mittigem Bereich des Gehäuses möglichen hohen auftretenden Torsionsmomente können im Gehäuse im Bereich des Durchmesserübergangs von kleinem auf gro-ßen Durchmesser hohe Spannungen im Material entstehen. Es ist daher bekannt, das Gehäuse als Schmiedeteil herzustellen, um die hohen Festigkeitsanforderungen zu erfüllen. Nachteilig daran ist jedoch, dass aufgrund der verhältnismäßig großen axialen Tiefe des Gehäuses im zylindrischen Bereich das nach dem Schmieden erforderliche Zerspanen technisch anspruchsvoll und somit kostenintensiv ist. Denn für das Zerspanen sind Werkzeuge erforderlich, die tief in das Werkstück hineinragen, um dort Ausfräsungen durchzuführen. Aufgrund der verhältnismäßig geringen Wandstärke im zylindrischen Bereich ist der Prozess zudem kritisch, da während der Bearbeitung leicht eine Beschädigung der Gehäusewand stattfinden kann.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verstellbaren Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Gehäuse sich einfacher und prozesssicherer und mit verringertem Kostenaufwand herstellen lässt.
-
Daneben soll ein entsprechendes Gehäuse für einen verstellbaren Wankstabilisator angegeben werden und es soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses angegeben werden.
-
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch einen verstellbaren Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei um einen verstellbaren Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug, mit einem sich in Richtung einer Rotationsachse erstreckenden Gehäuse und einem darin angeordneten Aktuator. Der Aktuator ist betreibbar, zwei an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angeordnete Stabilisatorabschnitte um die Rotationsachse gegeneinander zu verdrehen, von denen ein erster Stabilisatorabschnitt am Gehäuse befestigt ist, während ein zweiter Stabilisatorabschnitt an einem mit dem Aktuator in Antriebsverbindung stehenden Abtriebselement befestigt ist. Der verstellbare Wankstabilisator zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Gehäuse einen ersten Rohrabschnitt und eine damit verbundene Deckelscheibe aufweist, an der der erste Stabilisatorabschnitt befestigt ist.
-
Erfindungsgemäß wurde demnach gesehen, dass sich das Gehäuse hinsichtlich der mechanischen Beanspruchung sowie der Herstellbarkeit vorteilhaft in unterschiedlich gefertigte Bereiche gliedern lässt. Erfindungsgemäß wurde daraus die Idee entwickelt, das Gehäuse anstatt - wie aus dem Stand der Technik üblich - aus einem einzigen Werkstück zu fertigen, dieses aus unterschiedlichen Bauteilen zu bilden und diese zum Gehäuse zu verbinden. Demnach weist das Gehäuse einen ersten Rohrabschnitt auf, der für sich gesehen auf einfache und verhältnismäßig kostengünstige Weise herstellbar ist, und eine damit verbundene Deckelscheibe. Bei der Deckelscheibe handelt es sich um einen metallischen Körper mit im Wesentlichen rotationssymmetrischer Außenkontur. Die Deckelscheibe grenzt an den ersten Rohrabschnitt in axialer Richtung an und schließt diesen deckelartig ab. An ihrer dem Rohrabschnitt abgewandten axialen Seite weist die Deckelscheibe einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser auf und ist in diesem Bereich mit dem ersten Stabilisatorabschnitt verbunden. An ihrem dem ersten Rohrabschnitt zugewandten axialen Ende ist die Deckelscheibe in einem umlaufenden Verbindungsbereich mit dem ersten Rohrabschnitt verbunden. Aufgrund des mehrteiligen Designs des Gehäuses aus einem ersten Rohrabschnitt und einer damit verbundenen Deckelscheibe lässt sich jede der Komponenten des Gehäuses auf technisch vereinfachte Weise und mit hoher Genauigkeit fertigen, so dass das daraus gebildete Gehäuse insgesamt einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.
-
Zweckmäßigerweise ist die Deckelscheibe dabei aus einem insbesondere rotationssymmetrischen Grundkörper gefertigt, dessen Radius größer als dessen axiale Erstreckung ist. Es handelt sich demnach um ein Bauteil mit deutlich geringerer axialer Erstreckung als das (fertige) Gehäuse, wobei durch die deutlich reduzierte axiale Tiefe eine deutlich verringerte spanende Bearbeitung erforderlich ist. Da das Bauteil hohen mechanischen Belastungen standhalten muss, kann dieses aus einem hochfesten Material gefertigt sein, unabhängig vom Material des ersten Rohrabschnitts.
-
Vorteilhaft sind die Deckelscheibe und der erste Rohrabschnitt, und ggf. weitere Rohrabschnitte, bezogen auf die Rotationsachse koaxial angeordnet. Das Gehäuse kann folglich neben der Deckelscheibe und dem ersten Rohrabschnitt auch weitere, zusätzliche Rohrabschnitte aufweisen, wodurch sich die axiale Länge des Gehäuses erweitern lässt, wobei eine einfache und sichere Herstellbarkeit der Rohrabschnitte weiterhin gewährleistet ist.
-
Die Rohrabschnitte können durch Pressverbindungen und/oder durch Schweißverbindungen umfänglich miteinander verbunden sein.
-
Bedingt durch die bevorzugte koaxiale Anordnung von Deckelscheibe und Rohrabschnitt bzw. Rohrabschnitten ist vorteilhaft das Gehäuse - abgesehen von funktionalen Strukturmerkmalen wie beispielsweise Ausnehmungen oder Durchgänge durch die Deckelscheibe zur Durchführung von Kabeln oder dergleichen - in Bezug auf die Rotationsachse rotationssymmetrisch ausgebildet. Das Gehäuse weist somit eine im Wesentlichen unveränderte äußere Formgebung auf.
-
Die Deckelscheibe und der erste Rohrabschnitt können auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Rohrabschnitt mit der Deckelscheibe mittels eines Presssitzes verbunden. Der erste Rohrabschnitt ist dazu in axialer Richtung auf die Deckelscheibe aufgepresst. In diesem Fall besteht zwischen erstem Rohrabschnitt und Deckelscheibe in einem umfänglichen Überdeckungsbereich eine kraftschlüssige Verbindung.
-
Alternativ oder ergänzend zu einem Presssitz kann der erste Rohrabschnitt mit der Deckelscheibe verschweißt sein, beispielsweise durch Laserschweißen. In diesem Fall besteht eine stoffschlüssige Verbindung zwischen erstem Rohrabschnitt und Deckelscheibe.
-
Es versteht sich, dass wenn das Gehäuse mehr als einen Rohrabschnitt aufweist, diese mehreren Rohrabschnitte ebenfalls auf verschiedene Weise miteinander verbunden sein können. Insbesondere können die Rohrabschnitte durch Presssitz und/oder durch Schweißen zu einem Rohr miteinander verbunden sein.
-
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Gehäuse für einen verstellbaren Wankstabilisator gemäß Anspruch 9. Es handelt sich dabei erfindungsgemäß um ein Gehäuse für einen wie zuvor beschriebenen verstellbaren Wankstabilisator, wobei sich das Gehäuse dadurch auszeichnet, dass dieses einen ersten Rohrabschnitt und eine damit verbundene Deckelscheibe aufweist, an der ein erster Stabilisatorabschnitt befestigbar ist. Mit dem Gehäuse werden Wirkungen und Vorteile erzielt, die mit denen des zuvor beschriebenen verstellbaren Wankstabilisators vergleichbar sind. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher auf die vorigen Ausführungen verwiesen.
-
Die zuvor genannte Aufgabe wird schließlich auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für einen verstellbaren Wankstabilisator gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10. Das Verfahren weist erfindungsgemäß die folgenden Schritte auf:
- Fertigung einer Deckelscheibe, insbesondere durch Schmieden und/oder Kaltfließpressen,
- Fertigung eines ersten Rohrabschnitts,
- Verbinden der Deckelscheibe mit dem ersten Rohrabschnitt durch Pressen und/oder Schweißen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für einen verstellbaren Wankstabilisator bietet insbesondere den Vorteil, dass das Gehäuse demnach aus unterschiedlich herstellbaren Bauteilen hergestellt wird, wobei aufgrund unterschiedlicher Anforderungen durch die separate Herstellung deutliche Vereinfachungen erzielt werden. Der letzte Verfahrensschritt des Verbindens der Deckelscheibe mit dem ersten Rohrabschnitt stellt zwar einen zusätzlichen Verfahrensschritt dar (gegenüber einem wie aus dem Stand der Technik bekannten einteiligen Design des Gehäuses), jedoch ist ein solches Verbinden verhältnismäßig einfach im Vergleich zum wie zuvor erforderlichen Zerspanen mit großer axialer Tiefe.
-
Wenn das Gehäuse, wie vorteilhaft vorgesehen, aus mehreren Rohrabschnitten gebildet wird, stellt das Verbinden der Deckelscheibe mit dem ersten Rohrabschnitt durch Pressen und/oder Schweißen lediglich einen weiteren, jedoch gleichartigen Arbeitsschritt dar, wodurch der Mehraufwand überschaubar ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Daraus ergeben sich auf weitere Effekte und Vorteile der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
- 1 einen verstellbaren Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs in schematischer Ansicht,
- 2 ein Gehäuse eines verstellbaren Wankstabilisators,
- 3 eine Deckelscheibe sowie einen ersten Rohrabschnitt im seitlichen Schnitt.
-
Zur Veranschaulichung des Einsatzgebietes der Erfindung zeigt 1 zunächst einen verstellbaren Wankstabilisator 1 in schematischer Ansicht. Der verstellbare Wankstabilisator 1 ist Teil eines nicht vollständig gezeigten Fahrwerks eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs. Ein erstes Rad 12a und ein auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite angeordnetes zweites Rad 12b sind jeweils über eine nicht näher zu erläuternde Radaufhängung 13a bzw. 13b mit dem Aufbau des Kraftfahrzeugs verbunden. Rad 12a und Radaufhängung 13a bzw. Rad 12b und Radaufhängung 13b bilden somit jeweils eine Einheit, die an ein Ende eines zugehörigen Stabilisatorabschnitts 7a bzw. 7b des verstellbaren Wankstabilisators 1 gekoppelt sind. Die beiden Stabilisatorabschnitte 7a und 7b sind fahrzeugmittig über eine zylindrisch dargestellte Aktuatoreinrichtung miteinander verbunden.
-
Auf für sich gesehen bekannte Weise ist der verstellbare Wankstabilisator 1 um eine Rotationsachse 3 drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert (nicht näher gezeigt). Die hier als zylindrischer Körper dargestellte Aktuatoreinrichtung umfasst im Wesentlichen ein in Bezug auf die Rotationsachse 3 im Wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse 2, in welchem ein Aktuator 5 in Form eines Elektromotors sowie ein mehrstufiges Planetengetriebe 9 (jeweils nur durch Bezugszeichen angedeutet) angeordnet sind. Über den Aktuator 5 und das mehrstufige Planetengetriebe 9 stehen die Stabilisatorabschnitte 7a und 7b in Antriebsverbindung zueinander. Bei stehendem Aktuator 5 sind die beiden Stabilisatorabschnitte 7a, 7b über die Aktuatoreinrichtung (im Wesentlichen bestehend aus Gehäuse, Aktuator und Planetengetriebe) starr miteinander verbunden. Durch Betrieb des Aktuators 5 lassen sich die Stabilisatorabschnitte 7a, 7b jedoch abhängig von der Drehrichtung des Aktuators 5 um die Rotationsachse 3 gegeneinander verdrehen. So lässt sich der verstellbare Wankstabilisator 1 auf für sich gesehen bekannte Weise verstellen.
-
2 zeigt nun einen Teil eines wie in 1 dargestellten Wankstabilisators, nämlich die Aktuatoreinrichtung. Dargestellt ist das Gehäuse 2 mit im Wesentlichen zylindrischer äußerer Grundform, das sich in Richtung der Rotationsachse 3 axial erstreckt. Das Gehäuse 2 ist demzufolge in Bezug auf die Rotationsachse 3 im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. In dem Gehäuse 2 ist ein Aktuator 5 in Form eines Elektromotors angeordnet (nur durch Bezugszeichen angedeutet), der mit einem ebenfalls im Gehäuse 2 angeordneten mehrstufigen Planetengetriebe 9 (ebenfalls nur durch ein Bezugszeichen angedeutet) in Antriebsverbindung steht. Das Planetengetriebe 9 weist abtriebsseitig ein Abtriebselement 4 auf, bei welchem es sich um einen um die Rotationsachse 3 drehbar gegenüber dem Gehäuse 2 gelagerten Planetenträger handelt. Auch dieser ist lediglich durch ein Bezugszeichen angedeutet.
-
Das Gehäuse 2 ist aus mehreren miteinander verbundenen Bauteilen hergestellt. An einem dem ersten Stabilisatorabschnitt 7a zugewandten axialen Ende weist das Gehäuse 2 eine Deckelscheibe 10 auf, an der der erste Stabilisatorabschnitt 7a befestigbar ist. Aus Darstellungsgründen ist in 2 weder der erste Stabilisatorabschnitt 7a noch der zweite Stabilisatorabschnitt 7b zeichnerisch dargestellt, jedoch geben entsprechende Bezugszeichen deren Zuordnung wieder, die mit der Zuordnung von 1 korrespondiert. Die Deckelscheibe 10 ist mit einem ersten Rohrabschnitt 8a verbunden. Der Rohrabschnitt 8a ist wiederum mit einem Rohrabschnitt 8b verbunden, der wiederum mit einem Rohrabschnitt 8c verbunden ist. Die Deckelscheibe 10 und die Rohrabschnitte 8a, 8b, 8c sind bezogen auf die Rotationsachse 3 koaxial angeordnet.
-
Wie 3 zu entnehmen, handelt es sich bei der Deckelscheibe 10 um ein Bauteil, das aus einem rotationssymmetrischen Grundkörper gefertigt ist und dessen Radius r größer ist als dessen axiale Erstreckung I. Zur Erzielung hoher Festigkeit handelt es sich um ein Schmiedeteil, alternativ könnte dieses auch als Kaltfließpressteil hergestellt sein. Die Deckelscheibe 10 kann gegenüber den Rohrabschnitten 8a, 8b, 8c aus einem anderen Material hergestellt sein. Die Deckelscheibe 10 weist an ihrem dem Stabilisatorabschnitt 7a zugewandten Ende eine Ausnehmung auf, in welche sich ein Ende des ersten Stabilisatorabschnitts 7a einführen und daran befestigen lässt. Die Deckelscheibe 10 weist in diesem Bereich einen vergleichsweise geringen Außendurchmesser auf, welcher sich zum Rohrabschnitt 8a hin jedoch deutlich vergrößert. Die Deckelscheibe 10 weist weiterhin einen Hohlraum 15 auf, der einseitig in Richtung des ersten Rohrabschnitts 8a geöffnet ist. Ein an der Deckelscheibe 10 ausgebildeter Absatz ist so gestaltet, dass Deckelscheibe 10 und erster Rohrabschnitt 8a durch Fügen in Axialrichtung miteinander eine Pressverbindung (Presssitz) eingehen können. Deckelscheibe 10 und erster Rohrabschnitt 8a sind dann miteinander verbunden (Kraftschluss) und können vorteilhaft zusätzlich miteinander verschweißt werden, wie in 2 durch die Schweißnaht 11 zu sehen.
-
Das Gehäuse 2, wie in 2 gezeigt, lässt sich auf einfache Weise herstellen, indem zunächst jeweils separat die Deckelscheibe 10, insbesondere durch Schmieden und/oder Kaltfließpressen gefertigt wird bzw. ein erster Rohrabschnitt gefertigt wird und anschließend die Deckelscheibe mit dem ersten Rohrabschnitt durch Pressen und/oder Schweißen verbunden wird. Wahlweise können, wie bei dem in 2 gezeigten Gehäuse, dazu auch mehrere Rohrabschnitte 8a, 8b und 8c zu einem Rohr verbunden werden, wobei auf für sich gleichartige Weise die Deckelscheibe mit dem ersten Rohrabschnitt verbunden wird. Da für die Rohrabschnitte prinzipiell ein anderes Material verwendet werden kann als für die Deckelscheibe ist es möglich für zumindest einen Rohrabschnitt ein Material zu wählen, das beispielsweise für eine sonstige Funktionalität des Gehäuses genutzt werden kann. Denkbar ist es beispielsweise, ein magnetisierbares Material zu wählen, so dass der magnetisierbare Rohrabschnitt in diesem Fall als Primärsensor eines Drehmomentsensors nutzbar ist, der nach dem Prinzip der inversen Magnetostriktion arbeitet. Andere Funktionalitäten sind denkbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- verstellbarer Wankstabilisator
- 2
- Gehäuse
- 3
- Rotationsachse
- 4
- Abtriebselement
- 5
- Aktuator
- 6a
- gehäusefestes Ende
- 6b
- abtriebsseitiges Ende (Planetenträger)
- 7a
- Stabilisatorabschnitt (gehäusefest)
- 7b
- Stabilisatorabschnitt (abtriebsseitig)
- 8a
- erster Rohrabschnitt
- 8b
- zweiter Rohrabschnitt
- 8c
- dritter Rohrabschnitt
- 9
- mehrstufiges Planetengetriebe
- 10
- Deckelscheibe
- 11
- Schweißnaht
- 12a
- linkes Rad
- 12b
- rechtes Rad
- 13a
- Radaufhängung links
- 13b
- Radaufhängung rechts
- 14
- Verbindungsbereich
- 15
- Hohlraum
- r
- Radius
- l
- axiale Erstreckung
-
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 102006219399 A1 [0003]
