DE102021200751A1

DE102021200751A1 - Nebenschlusselement zum Aufnehmen einer Sensoreinheit für eine Hohlwelle für ein Fahrzeug, Hohlwelle, Wankstabilisator und Verfahren zum Herstellen einer Hohlwelle

Info

Publication number: DE102021200751A1
Application number: DE102021200751.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dobbelhoff; Henrik Stegmann; Georg Tenckhoff; Markus Wulf; Miguel de Carvalho
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: DE102021200751B4

Abstract

Es wird ein Nebenschlusselement (104) zum Aufnehmen einer Sensoreinheit (106) für eine Hohlwelle (100) für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Nebenschlusselement (104) einen ersten Koppelabschnitt (200) und einen parallel zu dem ersten Koppelabschnitt (200) angeordneten zweiten Koppelabschnitt (202) aufweist. Der erste Koppelabschnitt (200) und der zweite Koppelabschnitt (202) sind ausgeformt, um das Nebenschlusselement (104) mit einer Innenwand (108) eines Hohlkörpers (102) der Hohlwelle (100) zu koppeln. Das Nebenschlusselement (104) weist weiterhin einen Aufnahmeabschnitt (204) auf, der zwischen dem ersten Koppelabschnitt (200) und dem zweiten Koppelabschnitt (202) angeordnet ist, wobei der Aufnahmeabschnitt (204) ausgeformt ist, um die Sensoreinheit (106) aufzunehmen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Nebenschlusselement zum Aufnehmen einer Sensoreinheit für eine Hohlwelle für ein Fahrzeug, eine Hohlwelle, einen Wankstabilisator und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Hohlwelle.
Ein Kraftfahrzeug kann zur aktiven Wankstabilisierung einen aktiven, geregelten Wankstabilisator an einer Achse aufweisen. Ein solcher Wankstabilisator ist in der DE 10 2018 218 598 A1 beschrieben.
Vor diesem Hintergrund schafft der vorliegende Ansatz ein verbessertes Nebenschlusselement zum Aufnehmen einer Sensoreinheit für eine Hohlwelle für ein Fahrzeug, eine verbesserte Hohlwelle, einen verbesserten Wankstabilisator und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Hohlwelle gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht durch den Einsatz eines Nebenschlusselements eine einfache Montage und eine hohe Messgenauigkeit.
Es wird ein Nebenschlusselement zum Aufnehmen einer Sensoreinheit für eine Hohlwelle für einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Nebenschlusselement einen ersten Koppelabschnitt und einen parallel zu dem ersten Koppelabschnitt angeordneten zweiten Koppelabschnitt aufweist. Der erste Koppelabschnitt und der zweite Koppelabschnitt sind ausgeformt, um das Nebenschlusselement mit einer Innenwand eines Hohlkörpers der Hohlwelle zu koppeln. Weiterhin weist das Nebenschlusselement einen Aufnahmeabschnitt auf, der zwischen dem ersten Koppelabschnitt und dem zweiten Koppelabschnitt angeordnet ist, wobei der Aufnahmeabschnitt ausgeformt ist, um die Sensoreinheit aufzunehmen. Das Nebenschlusselement gewährt auf vorteilhafte Weise eine Trennung von Anforderungen, einerseits an die Sensoreinheit, andererseits an die Hohlwelle. Indem das Nebenschlusselement die Sensoreinheit aufnimmt, können für ein mit der Sensoreinheit verwirklichtes Sensorprinzip, beispielsweise der inversen Magnetostriktion, die dafür erforderlichen Anforderungen, insbesondere Materialanforderungen auf einfache Weise erfüllt werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, das Nebenschlusselement mit entsprechenden Eigenschaften auszubilden, beispielsweise dieses aus einem geeigneten Material herzustellen. Hingegen kann die Hohlwelle des Wankstabilisators davon unabhängig so gestaltet werden, dass diese an sie gestellte mechanische Anforderungen als Verformungskörper (Linearität) und Konstruktionselement (Rohr, Kosten, Schweißbarkeit, Bearbeitbarkeit) in hohem Maße erfüllt. Die funktionale Trennung löst damit einen Zielkonflikt.
Das Fahrzeug kann beispielsweise als ein Personenkraftwagen oder als ein Nutzfahrzeug realisiert sein. Die Hohlwelle kann als Teil eines Wankstabilisators des Fahrzeugs zwischen zwei Stabilisatorabschnitten angeordnet sein. Über den Hohlkörper der Hohlwelle können im Betrieb des Wankstabilisators Drehmomente oder sonstige Lasten (Kräfte) zwischen den Stabilisatorabschnitten übertragen werden. Das Drehmoment - wie auch sonstige Lasten - können zu einer Verformung des Hohlkörpers führen. Die Verformung kann unter Verwendung der Sensoreinheit erfasst und zu einem Drehmoment und/oder einer Kraft ausgewertet werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Verformung des Hohlkörpers zu einer Verformung des Nebenschlusselements führen und die Verformung des Nebenschlusselements kann unter Verwendung der Sensoreinheit erfasst werden. Das Nebenschlusselement kann somit zum einen eine optimierte Anbindung der Sensoreinheit an den Hohlkörper und zum anderen eine optimierte Messung der Verformung ermöglichen. Das Nebenschlusselement kann beispielsweise als eine Halteeinrichtung für die Sensoreinheit ausgeformt sein, über die die Sensoreinheit auf die Hohlwelle wirkende Kräfte erfassen kann. Die Sensoreinheit kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine auf dem Prinzip der inversen Magnetstriktion basierende Messung durchzuführen. Gemäß einer Ausführungsform können der erste Koppelabschnitt und der zweite Koppelabschnitt gebogen ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann ein Biegeradius der Koppelabschnitte an eine Form der Innenwand angepasst sein. Diese Ausformung ermöglicht eine direkte Befestigung der Koppelabschnitte an der Innenwand. Zusätzliche Verbindungselemente sind nicht erforderlich, wodurch Kosten und Montageaufwand eingesparte werden können.
Alternativ können der erste Koppelabschnitt und der zweite Koppelabschnitt plan ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann das Nebenschlusselement dadurch auf eine plane Fläche, angebracht werden. Beispielsweise kann können die Koppelabschnitte dabei auf an der Innenwand des Hohlköpers angeordneten Verbindungsleisten aufgesetzt werden. Dies ermöglicht eine einfache Nebenschlussgeometrie aufgrund einer flachen Struktur der Koppelabschnitte. Zudem können für die Verbindungsleisten und die Koppelabschnitte unterschiedliche Materialien eingesetzt werden, die auf ihre jeweilige Verwendung optimiert sein können. Über solche Verbindungsleisten ist eine optimale Krafteinleitung in die Koppelabschnitte möglich. Zudem ist eine Vorspannung zwischen den Koppelabschnitten einstellbar.
Optional kann das Nebenschlusselement eine entsprechende erste Verbindungsleiste und eine entsprechende zweite Verbindungsleiste umfassen. Die erste Verbindungsleiste kann verwendet werden, um den ersten Koppelabschnitt an der Innenwand zu befestigen und die zweite Verbindungsleiste kann verwendet werden, um den zweiten Koppelabschnitt an der Innenwand zu befestigen. Die Verbindungsleisten können beispielsweise kufenförmig ausgeformt sein und vorteilhafterweise an einer der Innenwand zugewandten Seite abgerundet sein.
Der Aufnahmeabschnitt kann dabei X-förmig ausgeformt sein. Durch die Form des Aufnahmeabschnitts kann vorteilhafterweise zum einen die Sensoreinheit sicher gestützt werden. Zum anderen kann durch die X-Form eine Stabilität und Krafübertragung verbessert werden. Weiterhin kann dadurch Material eingespart und somit Kosten reduziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Aufnahmeabschnitt an zumindest einem dem ersten Koppelabschnitt zugewandten ersten Ende mit dem ersten Koppelabschnitt verbunden sein. Der Aufnahmeabschnitt kann an zumindest einem dem zweiten Koppelabschnitt zugewandten zweiten Ende mit dem zweiten Koppelabschnitt verbunden sein. Vorteilhafterweise können die Koppelabschnitte dadurch eine Krafteinleitung in den Aufnahmeabschnitt ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das zumindest eine erste Ende und/oder das zumindest eine zweite Ende jeweils einen Versteifungsabschnitt aufweisen. Beispielsweise kann der Versteifungsabschnitt eine Materialanhäufung aufweisen, durch die beispielsweise eine Stabilität verbessert werden kann.
Ferner kann der Aufnahmeabschnitt eine Plateaufläche zum Befestigen der Sensoreinheit aufweisen. Die Plateaufläche kann zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordnet sein. Die Plateaufläche kann gegenüber dem ersten Ende und dem zweiten Ende erhöht angeordnet sein. Dadurch kann eine direkte Berührung zwischen Aufnahmeabschnitt und Hohlkörper vermieden werden.
Gemäß einer Ausführungsform können der erste Koppelabschnitt, der zweite Koppelabschnitt und der Aufnahmeabschnitt einstückig aus demselben Material ausgeformt sein. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung.
Vorteilhafterweise können die Koppelabschnitte und der Aufnahmeabschnitt aus einem magnetostriktive Eigenschaften aufweisenden Material hergestellt sein. Dadurch kann sich eine auf den Aufnahmeabschnitt auswirkende Verformung des Hohlkörpers unter Verwendung der Sensoreinheit erfasst werden. Vorteilhafterweise kann in diesem Fall auf die Verwendung eines magnetostriktive Eigenschaften aufweisenden Materials für den Hohlkörper verzichtet werden.
Beispielsweise können der erste Koppelabschnitt, der zweite Koppelabschnitt und der Aufnahmeabschnitt aus einer Metalllegierung ausgeformt sein. Beispielsweise kann das Nebenschlusselement aus einem nickelhaltigen Kaltarbeitsstahl ausgeformt sein.
Ferner wird eine Hohlwelle für einen Wankstabilisator für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Hohlwelle einen Hohlkörper zum Aufnehmen eines Nebenschlusselements in einer zuvor genannten Variante sowie das Nebenschlusselement aufweist, das an einer Innenwand des Hohlkörpers befestigt ist. Die Hohlwelle weist ferner eine Sensoreinheit auf, die von dem Nebenschlusselement aufgenommen ist. Der Hohlkörper kann vorteilhafterweise zylindrisch ausgeformt sein.
Gemäß einer Ausführungsform können der erste Koppelabschnitt und der zweite Koppelabschnitt mittels einer stoffschlüssigen, kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung an der Innenwand befestigt sein. Beispielsweise können die Koppelabschnitte mittels einer Schraubverbindung, einer Schweißverbindung oder einer Klebeverbindung an der Innenwand befestigt sein.
Der erste Koppelabschnitt und der zweite Koppelabschnitt können weiterhin quer zu einer Drehachse der Hohlwelle ausgerichtet sein. Dies ermöglicht eine optimale Krafteinleitung in das Nebenschlusselement.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensoreinheit zumindest eine Spule zum Erzeugen und/oder Erfassen eines magnetischen Felds aufweisen. Dadurch kann das Prinzip der Magnetostriktion von der Sensoreinheit genutzt werden. Ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld kann je nach Ausführungsform auf den Hohlkörper oder den Aufnahmeabschnitt wirken. Eine Veränderung eines von der Spule erfassten Magnetfelds kann eine Verformung des Hohlkörpers oder des Aufnahmeabschnitts abbilden. Auf diese Weise kann die Verformung unter Verwendung der zumindest einen Spule erfasst werden.
Ein entsprechender Wankstabilisator für ein Fahrzeug weist einen ersten Stabilisatorabschnitt und einen zweiten Stabilisatorabschnitt, einen zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt und dem zweiten Stabilisatorabschnitt angeordneten Aktuator zum Bewirken eines Drehmoments zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt und dem zweiten Stabilisatorabschnitt sowie eine eine zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt und dem zweiten Stabilisatorabschnitt angeordnete Hohlwelle in einer zuvor genannten Variante zur Erfassung des zwischen Stabilisatorabschnitten wirkenden Drehmoments auf.
Der Wankstabilisator kann vorteilhafterweise verwendet werden, um das Fahrzeug beispielsweise bei einer Neigung zu stabilisieren. Der Wankstabilisator kann beispielsweise nach einem Prinzip der inversen Magnetstriktion wirken.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen einer Hohlwelle in einer zuvor genannten Variante vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines Hohlkörpers, eines genannten Nebenschlusselements und einer Sensoreinheit, einen Schritt des Befestigens des Nebenschlusselements an einer Innenwand des Hohlkörpers und einen Schritt des Anordnens der Sensoreinheit an dem Nebenschlusselement umfasst. Eine zeitliche Reihenfolge einer Ausführung der Schritte des Verfahrens kann je nach Anwendungsfall variieren und es können auch Schritte zeitgleich ausgeführt werden.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Hohlwelle gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Hohlwelle;
3 eine perspektivische Darstellung einer Hohlwelle mit einem Nebenschlusselement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Hohlwelle mit einem Nebenschlusselement;
5 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wankstabilisators;
6 eine perspektivische Darstellung eines Nebenschlusselements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 eine schematische Darstellung eines Nebenschlusselements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Nebenschlusselements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
9 eine perspektivische Darstellung einer Hohlwelle mit zumindest einer Verbindungsleiste gemäß einem Ausführungsbeispiel;
10 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Wankstabilisator gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
11 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Hohlwelle gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Hohlwelle 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Hohlwelle 100 ist für ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein zweispuriges Fahrzeug, einsetzbar. Die Hohlwelle 100 ist dabei beispielsweise als Teil eines Wankstabilisators des Fahrzeugs realisiert, der ausgebildet ist, um Wankbewegungen des Fahrzeugs auszugleichen oder das Fahrzeug bei Wankbewegungen zu stabilisieren. Die Hohlwelle 100 weist dazu einen Hohlkörper 102 auf, über den im montierten Zustand der Hohlwelle 100 ein Drehmoment M übertragen werden kann. Der Hohlkörper 102 wird bei Anliegen eines solchen Drehmoments M mechanisch beansprucht. Aus einer entsprechenden Verformung des Hohlkörpers 102 kann auf eine Größe des Drehmoments M geschlossen werden.
Innerhalb des Hohlkörpers 102 ist ein Nebenschlusselement 104 angeordnet, das eine Sensoreinheit 106 trägt. Die Sensoreinheit 106 ist ausgebildet, um die Verformung des Hohlkörpers 102 zu erfassen und ein Sensorsignal bereitzustellen, das die Verformung anzeigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel bewirkt die Verformung des Hohlkörpers 102 eine Verformung des Nebenschlusselements 104 und die Sensoreinheit 106 ist ausgebildet, um eine Verformung des Nebenschlusselements 104 zu erfassen, wobei aus der Verformung des Nebenschlusselements 104 auf die Verformung des Hohlkörpers 102 oder direkt auf das Drehmoment M geschlossen werden kann. Das Drehmoment M wirkt um eine Drehachse D der Hohlwelle 100. Die Drehachse D verläuft gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittig als Längsachse durch den Hohlkörper 102.
Das Nebenschlusselement 104 ist an einer Innenwand 108 des Hohlkörpers 102 befestigt, der beispielsweise zylindrisch ausgeformt ist. Die Sensoreinheit 106 ist von dem Nebenschlusselement 104 aufgenommen. Das bedeutet, dass das Nebenschlusselement 104 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Hohlkörper 102 und der Sensoreinheit 106 angeordnet ist. Das Nebenschlusselement 104 ist mittels einer stoffschlüssigen, kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung an der Innenwand 108 befestigt. Diese Verbindung ist dabei beispielsweise als eine Schraubverbindung, einer Schweißverbindung, einer Klebverbindung oder beispielsweise mittels Einschnappen oder Einrasten der Komponenten ineinander realisierbar und/oder realisiert.
Beispielsweise weist die Sensoreinheit 106 zumindest eine Spule zum Erzeugen und zusätzlich oder alternativ zum Erfassen eines magnetischen Felds auf. Das magnetische Feld wirkt auf das Nebenschlusselement 104 und zusätzlich oder alternativ auf den Hohlkörper 102. Dadurch lässt sich die Verformung basierend auf einem magnetostriktiven Messprinzip erfassen.
Durch den Einsatz des Nebenschlusselements 104 ist im Vergleich zu einer direkten Befestigung der Sensoreinheit 106 an dem Hohlkörper 102 eine Verbesserung einer magnetischen Messgenauigkeit und eine Vereinfachung der Montage möglich.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Hohlwelle einen ersten Verbindungabschnitt 110 und einen zweiten Verbindungsabschnitt 112 auf. Die Verbindungsabschnitte 110, 112 sind beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Enden des Hohlkörpers 102 angeordnet. Lediglich optional sind die Verbindungsabschnitte 110, 112 trichterförmig realisiert, was bedeutet, dass sie von den Enden des Hohlkörpers 102 ausgehend sich verjüngend ausgeformt sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Verbindungsabschnitte 110, 112 Anschlussstutzen auf, die auf der Drehachse D liegen.
2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Hohlwelle 100. Die hier dargestellte Hohlwelle 100 entspricht beispielsweise der in 1 beschriebenen Hohlwelle. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist lediglich der Bereich der Hohlwelle 100 gegenüber der in 1 beschriebenen Hohlwelle 100 vergrößert dargestellt, an dem das Nebenschlusselement 104 an dem Hohlkörper 102 angeordnet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Hohlwelle 100 um die Drehachse D drehbar gelagert.
Das Nebenschlusselement 104 ist ausgeformt, um die Sensoreinheit 106 aufzunehmen. Das Nebenschlusselement 104 weist einen ersten Koppelabschnitt 200 und einen zweiten Koppelabschnitt 202 auf, der parallel zu dem ersten Koppelabschnitt 200 angeordnet ist, wie es in einer der nachfolgenden Figuren dargestellt ist. Der erste Koppelabschnitt 200 und der zweite Koppelabschnitt 202 sind ausgeformt, um das Nebenschlusselement 104 mit der Innenwand des Hohlkörpers 102 zu koppeln, beispielsweise mittels einer starren Verbindung. Eine solche starre Verbindung ist beispielsweise durch Kleben, Schweißen, insbesondere Widerstandsschweißen, oder Clinchen realisiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Koppelabschnitte 200, 202 dazu direkt mit der Innenwand 108 des Hohlkörpers 102 verbunden.
Weiterhin weist das Nebenschlusselement 104 einen Aufnahmeabschnitt 204 auf, der zwischen dem ersten Koppelabschnitt 200 und dem zweiten Koppelabschnitt 202 angeordnet ist. Der Aufnahmeabschnitt 204 ist dabei ausgeformt, um die Sensoreinheit 106 aufzunehmen. Schematisch ist zwischen der Sensoreinheit 106 und dem Aufnahmeabschnitt 204 ein Oberflächenspannungszustand in Form einer gestrichelten Linie angedeutet. Der Oberflächenspannungszustand wird durch einen Kraftfluss 206 durch den Hohlkörper beeinflusst. Der Kraftfluss 206 bewirkt beispielsweise eine erste Versetzung Δs₁ eines Verbindungsabschnitts zwischen dem ersten Koppelabschnitt 200 und dem Aufnahmeabschnitt 204 sowie eine zweite Versetzung Δs₂ eines Verbindungsabschnitts zwischen dem zweiten Koppelabschnitt 200 und dem Aufnahmeabschnitt 204. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Versetzung Δs₁ dabei kleiner als die zweite Versetzung Δs₂.
Der erste Koppelabschnitt 200 und der zweite Koppelabschnitt 202 sind gebogen ausgeformt, entsprechend der Biegung der Innenwand 108. Ein erstes Ende 208 des Aufnahmeabschnitts 204 ist mit dem ersten Koppelabschnitt 200 und ein zweites Ende 210 des Aufnahmeabschnitts 204 mit dem zweiten Koppelabschnitt 202 verbunden. Dabei weisen die Enden 208, 210 optional einen Versteifungsabschnitt 212 auf, der beispielsweise als Materialanhäufung realisiert oder realisierbar ist. Dadurch werden die Enden 208, 210 beispielsweise stabilisiert.
Der Aufnahmeabschnitt 204 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine zwischen den Enden 208, 210 angeordnete Plateaufläche auf, die ausgeformt ist, um die Sensoreinheit 106 zu tragen. Die Plateaufläche ist dabei gegenüber dem ersten Ende 208 und dem zweiten Ende 210 erhöht angeordnet, sodass die Plateaufläche zu der Innenwand 108 beabstandet angeordnet ist. Dabei sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Koppelabschnitte 200, 202 und der Aufnahmeabschnitt 204 einstückig aus demselben Material ausgeformt.
Das Material der Koppelabschnitte 200, 202 und des Aufnahmeabschnitts 204 weisen magnetostriktive Eigenschaften auf. Das Material besteht beispielsweise aus einer Metalllegierung und/oder einem nickelhaltigen Kaltarbeitsstahl. Eine Blechstärke des Nebenschlusselements 104 beträgt beispielsweise 0,5mm.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 106 als ein Sekundarsensor mit Planarspulen ausgeführt.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Hohlwelle 100 mit einem Nebenschlusselement 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Hohlwelle 100 entspricht oder ähnelt zumindest der in einer der 1 bis 2 beschriebenen Hohlwelle 100. Auch das Nebenschlusselement 104 entspricht beispielsweise dem in einer der 1 bis 2 beschriebenen Nebenschlusselement 104. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind der erste Koppelabschnitt 200 und der zweite Koppelabschnitt 202 streifenförmig ausgeformt und parallel zueinander angeordnet. Der zwischen den Koppelabschnitten 200, 202 angeordnete Aufnahmeabschnitt 204 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel X-förmig realisiert, sodass das Nebenschlusselement 104 eine sanduhrähnliche Form aufweist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Koppelabschnitte 200, 202 gebogen ausgeformt, um das Nebenschlusselement 104 direkt an der Innenwand 108 zu befestigen. Beispielsweise wird das Nebenschlusselement 104 mittels Kleben, Schweißen, Klemmen und/oder Schrauben der Koppelabschnitte 200, 202 an der Innenwand 108 befestigt. Eine zum Koppeln realisierbare Koppelposition 300 an den Koppelbereichen 200, 202 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel gestrichelt angedeutet.
4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Hohlwelle 100 mit einem Nebenschlusselement 104. Die hier dargestellte Hohlwelle 100 entspricht beispielsweise der in einer der 1 bis 3 beschriebenen Hohlwelle 100. Auch hier ist das Nebenschlusselement 104 direkt mit dem Hohlkörper 102 der Hohlwelle 100 verbunden. Des Weiteren ist der Aufnahmeabschnitt 204 gemäß diesem Ausführungsbeispiel X-förmig realisiert und mit den Koppelabschnitten 200, 202 verbunden. Auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Aufnahmeabschnitt 204 die Plateaufläche auf, die von den Koppelabschnitten 200, 202 abgesetzt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist jedes der Koppelabschnitte 200, 202 einen Mittelbereich 400 auf, der zwischen jeweils zwei Seitenbereichen 402 angeordnet ist. Optional ist der Mittelbereich 400 plan ausgeformt.
5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Hohlwelle 100. Die hier dargestellte Hohlwelle entspricht der in 4 beschriebenen Hohlwelle 100, wobei in 5 die beiden Verbindungsabschnitte 110, 112 gezeigt sind.
6 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Nebenschlusselements 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Nebenschlusselement 104 entspricht beispielsweise dem in einer der 1 bis 4 beschriebenen Nebenschlusselement 104. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Nebenschlusselement 104 gebogen realisiert. Genauer gesagt sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Koppelabschnitte 200, 202 gebogen ausgeformt, während der Aufnahmeabschnitt 204 plan ausgeformt ist.
7 zeigt eine Darstellung eines Nebenschlusselements 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Nebenschlusselement 104 entspricht dem in 6 beschriebenen Nebenschlusselement 104. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Koppelabschnitte 200, 202 ebenfalls gebogen ausgeformt. Weiterhin sind die in 4 beschriebenen Seitenbereiche 402 der Koppelabschnitte 200, 202 gebogen ausgeformt, wie beispielsweise in 6 dargestellt. Der Mittelbereich 400 ist dagegen plan ausgeformt, was hier gegensätzlich zu den Seitenbereichen 402 als nicht schraffierte Fläche dargestellt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind Versteifungsbereiche 212 dargestellt, die einen Übergang des Aufnahmeabschnitts 204 zu den Koppelabschnitten 200, 202 bilden.
8 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Nebenschlusselements 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das hier dargestellte Nebenschlusselement 104 entspricht dem in 7 beschriebenen Nebenschlusselement 104. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Nebenschlusselement 104 gebogen dargestellt. Vorteilhafterweise ist das Nebenschlusselement 104 durch die Krümmung einfach an einen Hohlkörper der Hohlwelle anbringbar.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Nebenschlusselement 104 plan ausgeführt, beispielsweise um auf Verbindungsleisten aufgesetzt werden zu können, wie sie anhand von 9 beschrieben sind.
9 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Hohlwelle 100 mit zwei Verbindungsleisten 900, 902 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Hohlkörper 102 der Hohlwelle 100 entspricht oder ähnelt dem in 1 beschriebenen Hohlkörper.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Hohlwelle 100 ohne das Nebenschlusselement abgebildet, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit den Verbindungsleisten 900, 902 koppelbar ist. Die erste Verbindungsleiste 900 und die zweite Verbindungsleiste 902 sind dabei ausgeformt, um das Nebenschlusselement an der Innenwand 108 zu befestigen. Dabei ist die erste Verbindungsleiste 900 beispielsweise mit dem ersten Koppelabschnitt des Nebenschlusselements und die zweite Verbindungsleiste 902 mit dem zweiten Koppelabschnitt verbunden oder verbindbar. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist jede der Verbindungsleisten 900, 902 eine Klemmleiste 904 auf, an die das Verbindungselement angeklemmt werden kann. Beispielhaft sind die Klemmleisten 904 verschraubt.
Die Verbindungsleisten 900, 902 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel quer zu der durch die Hohlwelle verlaufenden Drehachse D ausgerichtet. Die Verbindungsleisten 900, 902 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel an der die Innenwand 108 kontaktierenden Seite abgerundet ausgeformt, was bedeutet, dass ihre Form an die der Innenwand 108 angepasst ist. Die Seite, die mit dem Nebenschlusselement verbunden wird, ist dagegen flach oder plan ausgeformt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Nebenschlusselement verwendet, bei dem zumindest die Koppelabschnitte plan ausgeformt sind.
Durch die Verwendung der Klemmleisten 904 kann das Nebenschlusselement so an den Verbindungsleisten 900, 902 festgeklemmt werden, dass zwischen den Koppelabschnitten des Nebenschlusselement eine Vorspannung besteht.
Durch die Verbindungsleisten 900, 902 kann eine einfache flache Nebenschlussgeometrie verwendet werden. Zudem sind unterschiedliche Materialien für die Verbindungsleisten 900, 902 und das Nebenschlusselement möglich.
Die Verbindungsleisten 900, 902 ermöglichen eine optimale Krafteinleitung in das Nebenschlusselement und eine einstellbare Vorspannung des Nebenschlusselements.
Alternativ kann die Seite der Verbindungsleisten 900, 902, die das Nebenschlusselement aufnehmen, ebenfalls gebogen ausgeführt sein, sodass ein gebogenes Nebenschlusselement verwendet werden kann. Alternativ zu den Klemmleisten 904 kann auch eine andere Befestigungsmöglichkeit gewählt werden.
10 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1000 mit einem Wankstabilisator 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Wankstabilisator 1002 weist dabei einen ersten Stabilisatorabschnitt 1004 und einen zweiten Stabilisatorabschnitt 1006 auf, die beispielsweise einander gegenüberliegen. Weiterhin weist der Wankstabilisator 1002 einen zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt 1004 und dem zweiten Stabilisatorabschnitt 1006 angeordneten Aktuator 1008 zum Bewirken eines Drehmoments M zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt 1004 und dem zweiten Stabilisatorabschnitt 1006 auf sowie eine Hohlwelle 100 zur Erfassung des zwischen Stabilisatorabschnitten 1004, 1006 wirkenden Drehmoments M. Die hier dargestellte Hohlwelle 100 entspricht beispielsweise der in einer der 1 bis 5 oder 9 beschriebenen Hohlwelle 100. Das Fahrzeug 1000 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein mehrspuriges Fahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder beispielsweise ein sonstiges Nutzfahrzeug, realisiert.
Die rein schematische Darstellung zeigt einen Schnitt durch das Fahrzeug 1000 längs einer Hochachse und einer Querachse des Fahrzeugs 1000. Die Drehachse D erstreckt sich hierbei beispielhaft entlang der Querachse des Fahrzeugs 1000. Gezeigt ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest ein Fahrwerk, das Räder 1010, beispielsweise im Bereich einer Vorderachse, sowie den Wankstabilisator 1002 aufweist. Der Aktuator 1008 umfasst zudem beispielsweise eine Getriebeeinheit. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Wankstabilisator 1002, insbesondere der erste Stabilisatorabschnitt 1004, mit einer Radaufhängungseinheit 1012 des zumindest einen Fahrwerks verbunden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug 1000 im Bereich der Vorderachse eine weitere Radaufhängungseinheit 1014 auf, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls mit dem Wankstabilisator 1002, genauer gesagt mit dem zweiten Stabilisatorabschnitt 1006, verbunden ist. Der Aktuator 1008 ist ausgeformt, um beispielsweise unter Verwendung der Getriebeeinheit die Stabilisatorabschnitte 1004, 1006 gegensinnig um die Drehachse D zu verdrehen. Durch das gegensinnige Verdrehen der Stabilisatorabschnitte 1004, 1006 werden die Radaufhängungseinheiten 1012, 1014 bewegt und es kann durch ein so erzeugtes Stabilisierungsmoment einem Wanken der Karosserie beispielsweise bei Kurvenfahrt entgegengewirkt werden.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1100 zum Herstellen einer Hohlwelle gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die durch das Verfahren 1100 herzustellende und/oder hergestellte Hohlwelle entspricht beispielsweise der in einer der 1 bis 5, 9, 10 beschriebenen Hohlwelle, die beispielsweise als Teil eines Wankstabilisators realisierbar ist, wie er beispielsweise in 10 beschrieben wurde. Das Verfahren 1100 umfasst dazu einen Schritt 1102 des Bereitstellens, einen Schritt 1104 des Befestigens und einen Schritt 1106 des Anordnens. Im Schritt 1102 werden der Hohlkörper, das Nebenschlusselement und die Sensoreinheit bereitgestellt. Im Schritt 1104 des Befestigens wird das Nebenschlusselement an einer Innenwand des Hohlkörpers befestigt. Im Schritt 1106 des Anordnens wird die Sensoreinheit an dem Nebenschlusselement angeordnet. Dabei können die Schritte 1102, 1104, 1106 zeitlich nacheinander, überlappend oder gleichzeitig ausgeführt werden. Beispielsweise können zunächst der Holkörper und das Nebenschlusselement bereitgestellt und miteinander verbunden werden. Anschließend kann die Sensoreinheit bereitgestellt und an dem Nebenschlusselement befestigt werden.
Bezugszeichenliste

100: Hohlwelle
102: Hohlkörper
104: Nebenschlusselement
106: Sensoreinheit
108: Innenwand
110: erster Verbindungsabschnitt
112: zweiter Verbindungsabschnitt
D: Drehachse
M: Drehmoment
200: erster Koppelabschnitt
202: zweiter Koppelabschnitt
204: Aufnahmeabschnitt
206: Kraftfluss
208: erstes Ende
210: zweites Ende
212: Versteifungsabschnitt
300: Koppelposition
400: Mittelbereich
402: Seitenbereich
900: erste Verbindungsleiste
902: zweite Verbindungsleiste
904: Klemmleiste
1000: Fahrzeug
1002: Wankstabilisator
1004: erster Stabilisatorabschnitt
1006: zweiter Stabilisatorabschnitt
1008: Aktuator
1010: Rad
1012: erste Radaufhängungseinheit
1014: zweite Radaufhängungseinheit
1100: Verfahren zum Herstellen einer Hohlwelle
1102: Schritt des Bereitstellens
1104: Schritt des Befestigens
1106: Schritt des Anordnens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018218598 A1 [0002]

Claims

Nebenschlusselement (104) zum Aufnehmen einer Sensoreinheit (106) für eine Hohlwelle (100) für einen Wankstabilisator (1002) für ein Fahrzeug (1000), wobei das Nebenschlusselement (104) die folgenden Merkmale aufweist: einen ersten Koppelabschnitt (200) und einen parallel zu dem ersten Koppelabschnitt (200) angeordneten zweiten Koppelabschnitt (202), wobei der erste Koppelabschnitt (200) und der zweite Koppelabschnitt (202) ausgeformt sind, um das Nebenschlusselement (104) mit einer Innenwand (108) eines Hohlkörpers (102) der Hohlwelle (100) zu koppeln; und einen Aufnahmeabschnitt (204), der zwischen dem ersten Koppelabschnitt (200) und dem zweiten Koppelabschnitt (202) angeordnet ist, wobei der Aufnahmeabschnitt (204) ausgeformt ist, um die Sensoreinheit (106) aufzunehmen.
Nebenschlusselement (104) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Koppelabschnitt (200) und der zweite Koppelabschnitt (202) gebogen ausgeformt sind.
Nebenschlusselement (104) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Koppelabschnitt (200) und der zweite Koppelabschnitt (202) plan ausgeformt sind und wobei das Nebenschlusselement (104) eine erste Verbindungsleiste (900) zum Befestigen des ersten Koppelabschnitt (200) mit der Innenwand (108) und eine zweite Verbindungsleiste (902) zum Befestigen des zweiten Koppelabschnitts (202) an der Innenwand (108) aufweist.
Nebenschlusselement (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Aufnahmeabschnitt (204) X-förmig ausgeformt ist.
Nebenschlusselement (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Aufnahmeabschnitt (204) an zumindest einem dem ersten Koppelabschnitt (200) zugewandten ersten Ende (208) mit dem ersten Koppelabschnitt (200) verbunden ist, und wobei der Aufnahmeabschnitt (204) an zumindest einem dem zweiten Koppelabschnitt (202) zugewandten zweiten Ende (210) mit dem zweiten Koppelabschnitt (202) verbunden ist.
Nebenschlusselement (104) gemäß Anspruch 5, wobei das zumindest eine erste Ende (208) und/oder das zumindest eine zweite Ende (210) jeweils einen Versteifungsabschnitt (212) aufweist.
Nebenschlusselement (104) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei der Aufnahmeabschnitt (204) eine Plateaufläche zum Befestigen der Sensoreinheit (106) aufweist, die zwischen dem ersten Ende (208) und dem zweiten Ende (210) angeordnet ist, und wobei die Plateaufläche gegenüber dem ersten Ende (208) und dem zweiten Ende (210) erhöht angeordnet ist.
Nebenschlusselement (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Koppelabschnitt (200), der zweite Koppelabschnitt (202) und der Aufnahmeabschnitt (204) einstückig aus demselben Material ausgeformt sind.
Nebenschlusselement (104) gemäß Anspruch 8, wobei der erste Koppelabschnitt (200), der zweite Koppelabschnitt (202) und der Aufnahmeabschnitt (204) aus einer Metalllegierung mit magnetostriktiven Eigenschaften ausgeformt sind.
Hohlwelle (100) für einen Wankstabilisator (1002) für ein Fahrzeug (1000), wobei die Hohlwelle (100) die folgenden Merkmale aufweist: einen Hohlkörper (102) zum Aufnehmen eines Nebenschlusselements (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; einem Nebenschlusselement (104) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Nebenschlusselement (104) an einer Innenwand (108) des Hohlkörpers (102) befestigt ist; und eine Sensoreinheit (106), die von dem Nebenschlusselement (104) aufgenommen ist.
Hohlwelle (100) gemäß Anspruch 10, wobei der erste Koppelabschnitt (200) und der zweite Koppelabschnitt (202) mittels einer stoffschlüssigen, kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung an der Innenwand (108) befestigt sind.
Hohlwelle (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei der erste Koppelabschnitt (200) und der zweite Koppelabschnitt (202) quer zu einer Drehachse (D) der Hohlwelle (100) ausgerichtet sind.
Hohlwelle (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Sensoreinheit (106) zumindest eine Spule zum Erzeugen eines magnetischen Felds aufweist.
Wankstabilisator (1002) für ein Fahrzeug (1000), wobei der Wankstabilisator (1002) die folgenden Merkmale aufweist: einen ersten Stabilisatorabschnitt (1004) und einen zweiten Stabilisatorabschnitt (1006); einen zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt (1004) und dem zweiten Stabilisatorabschnitt (1006) angeordneten Aktuator (1008) zum Bewirken eines Drehmoments (M) zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt (1004) und dem zweiten Stabilisatorabschnitt (1006); und eine zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt (1004) und dem zweiten Stabilisatorabschnitt (1006) angeordnete Hohlwelle (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12 zur Erfassung des zwischen den Stabilisatorabschnitten (1004, 1006) wirkenden Drehmoments (M).
Verfahren (1100) zum Herstellen einer Hohlwelle (100) für einen Wankstabilisator (1002) für ein Fahrzeug (1000), wobei das Verfahren (1100) die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen (1102) eines Hohlkörpers (100), eines Nebenschlusselements (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 und einer Sensoreinheit (106); Befestigen (1104) des Nebenschlusselements (104) an einer Innenwand (108) des Hohlkörpers (100); und Anordnen (1106) der Sensoreinheit (106) an dem Nebenschlusselement (104).