DE10233499B4

DE10233499B4 - Geteilter, aktiver Kraftfahrzeugstabilisator mit einem Aktuator zur Wankregelung

Info

Publication number: DE10233499B4
Application number: DE10233499.4A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schmidt; Roland Schmidt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: DE10233499A1

Abstract

Geteilter Kraftfahrzeugstabilisator mit einem Aktuator (1) zur Wankregelung, der mindestens eine Ansteuereinrichtung und einen Elektromotor (2) als Einrichtung zur Drehmomenterzeugung zum Antreiben eines Getriebes (3) als eine Einrichtung zur Drehmomentabgabe an zwei Stabilisatorteile (5, 5') umfasst, wobei sich das Getriebe (3) als Einrichtung zur Drehmomentabgabe in einem Zwischenraum zwischen den beiden Stabilisatorteilen (5, 5') befindet und der Elektromotor (2) als Einrichtung zur Drehmomenterzeugung außerhalb des Zwischenraums der beiden Stabilisatorteile (5, 5') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) das Getriebe (3) über eine Stirnradstufe (9) oder über einen Ketten- oder Riementrieb antreibt, wobei der Elektromotor (2) achsparallel zu einem Stabilisatorteil (5) angeordnet ist und das Stabilisatorteil (5) exzentrisch zur Getriebelängsachse (12) mit dem Getriebe (3) verbunden ist, wobei eine Längsachse des exzentrisch zur Getriebelängsachse (12) mit dem Getriebe (3) verbundenen Stabilisatorteils (5) in einem Abschnitt, der zu einem einem Rad zugeordneten Anschluss (6) hin orientiert ist, vor dem für die Platzierung des Elektromotors (12) vorgesehenen Bereich im Wesentlichen konzentrisch zur Getriebelängsachse (12) verläuft und wobei das Stabilisatorteil (5) durch eine Kröpfung (13) um den Elektromotor (2) herum geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen geteilten, aktiven Kraftfahrzeugstabilisator mit einem Aktuator zur Wankregelung, nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Es ist bereits ein geteilter, aktiver Stabilisator für ein Kraftfahrzeug bekannt, der zwei Räder einer Fahrzeugachslinie koppelt und der aus einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil und aus einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil, sowie aus einem die Stabilisatorteile koppelnden Aktuator besteht. Der Aktuator steuert die Seitenneigung des Kraftfahrzeugs durch Verspannen der Stabilisatorteile gegeneinander. Jedes Stabilisatorteil erstreckt sich von einem dem Aktuator zugeordneten Anschluss zu einem dem Rad zugeordneten Anschluss. Einen solchen Stabilisator beschreibt die DE 199 30 444 C2 , während die DE 37 11 099 C2 eine elektrische Servolenkanlage für Fahrzeuge vorschlägt, bei der ein Hilfsdrehmoment zum Lenken mit Hilfe einer Servolenkeinrichtung unter Verwendung eines Elektromotors erzeugt wird. Dazu weist diese unter anderem ein Lenkrad, ein gelenktes Rad, eine Lenkwelle zur Übertragung einer Lenkkraft des Lenkrades auf das gelenkte Rad auf, des Weiteren einen Gleichstrommotor, der eine unterstützende Lenkkraft liefert. Speziell ist eine durchmessergroße Riemenscheibe über einen Steuerriemen mit einer Kugelumlaufspindeleinrichtung verbunden, die auf der Seite einer Zahnstange vorgesehen ist. Die Riemenscheibe ist über den Steuerriemen mit einer durchmesserkleinen Riemenscheibe verbunden, so dass eine Drehung des Motors auf eine Mutter übertragen wird.
Des Weiteren beschreibt die gattungsbildende DE 100 01 087 A1 einen elektromechanischen Stabilisator für das Fahrwerk eines Fahrzeuges dessen Einrichtung zur Drehmomenterzeugung eine Elektromotor ist, der eine Einrichtung zur Drehmomentabgabe über ein Kurbelgetriebe antreibt und achsparallel zu einem Stabilisatorteil angeordnet ist. Das Kurbelgetriebe hat den Nachteil, dass die Übersetzung zwischen Antrieb und Abtrieb über eine Umdrehung keine gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeiten für den Abtrieb hervorbringt.
Bei Stabilisatoren mit eingebautem Aktuator ist die tordierbare wirksame Länge eingeschränkt gegenüber herkömmlichen Stabilisatoren ohne Aktuator. Die wirksame Torsionslänge setzt sich im Wesentlichen zusammen aus der Länge der beiden Stabilisatorteile in Fahrzeugquerrichtung. Zur Erreichung der Dauerfestigkeitswerte des Stabilisators trotz der Verkürzung seiner wirksamen Torsionslänge auf Grund des eingebauten Aktuators, muß eine härtere Drehfederrate des Stabilisators akzeptiert werden. Die härtere Drehfederrate verschlechtert den Fahrkomfort.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem geteilten Kraftfahrzeugstabilisator mit einem Aktuator zur Wankregelung, diese Nachteile zu minimieren.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch.
Nach der Erfindung ist ein geteilter Kraftfahrzeugstabilisator, mit einem Aktuator zur Wankregelung, der mindestens eine Ansteuereinrichtung und einen Elektromotor als Einrichtung zur Drehmomenterzeugung zum Antreiben eines Getriebes als eine Einrichtung zur Drehmomentabgabe an zwei Stabilisatorteile umfasst, wobei sich das Getriebe als Einrichtung zur Drehmomentabgabe in einem Zwischenraum zwischen den beiden Stabilisatorteilen befindet und der Elektromotor als Einrichtung zur Drehmomenterzeugung außerhalb des Zwischenraums der beiden Stabilisatorteile angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor das Getriebe über eine Stirnradstufe oder über einen Ketten- oder Riementrieb antreibt, wobei der Elektromotor achsparallel zu einem Stabilisatorteil angeordnet ist und das Stabilisatorteil exzentrisch zur Getriebelängsachse mit dem Getriebe verbunden ist, wobei eine Längsachse des exzentrisch zur Getriebelängsachse mit dem Getriebe verbundenen Stabilisatorteils in einem Abschnitt, der zu einem Anschluss hin orientiert ist, wobei dem Anschluss ein Rad zugeordnet ist, vor dem für die Platzierung des Elektromotors vorgesehenen Bereiches im Wesentlichen konzentrisch zur Getriebelängsachse verläuft und wobei das Stabilisatorteil durch eine Kröpfung um den Elektromotor herum geführt ist.
Dies minimiert den Bauraumbedarf.
Vorteilhafterweise ist dann die Einrichtung zur Drehmomenterzeugung mit im Wesentlichen paralleler Achsführung zu mindestens einem Stabilisatorteil angeordnet.
Wenn bei einem aktiven Stabilisator für ein Kraftfahrzeug, der zwei Räder einer Fahrzeugachslinie koppelt und der aus einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil und aus einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil, sowie aus einem die Stabilisatorteile koppelnden Aktuator besteht, dieser so gestaltet ist, dass dessen axiale Länge zwischen den beiden Stabilisatorteilen minimiert ist, hat das den Vorteil, dass die Stabilisatorteile bei gleicher Belastung um einen größeren Weg ausgelenkt werden. Somit kann die Unterdrückung der Wankbewegung weicher gestaltet und feiner abgestimmt werden. Durch die Möglichkeit, Stabilisatoren mit kleinerem Durchmesser verwenden zu können, wird das Fahrzeuggewicht verringert und die Herstellkosten für den Stabilisator sind geringer.
Wenn der Elektromotor die Einrichtung zur Drehmomentabgabe über eine Stirnradstufe oder über einen Ketten- oder Riementrieb antreibt, kann er auf einfache Weise achsparallel zu einem Stabilisatorteil angeordnet werden. Dieses Stabilisatorteil ist dann vorteilhafterweise exzentrisch zur Getriebelängsachse mit dem Getriebe verbunden.
Bei vorteilhaften Ausführungen der Erfindung ist das Getriebe, als Einrichtung zur Drehmomentabgabe an die Stabilisatorteile, ein Planeten- oder Kurvenbahn-Getriebe.
Eine solche Ausführungsform der Erfindung beschreibt die nachfolgende Beschreibung zu 3 der zugehörigen Zeichnung. Es zeigen:
1: Eine Ansicht eines aktiven Stabilisators mit elektromechanischem Schwenkmotor, für ein Kraftfahrzeug, nach dem Stand der Technik,
2: eine räumliche, teilweise aufgebrochene Darstellung des Schwenkmotors nach dem Stand der Technik, entsprechend 1 und
3: eine räumliche, teilweise aufgebrochene Darstellung eines aktiven Stabilisators gemäß der Erfindung.
Ein aktiver Stabilisator, gemäß dem Stand der Technik, aus zwei Stabilisatorteilen 5, 5', gegeneinander vorspannbar durch einen elektromechanischen Aktuator 1, ist in 1 dargestellt. Dieser umfasst einen Elektromotor 2 als Einrichtung zur Drehmomenterzeugung und ein mechanisches Getriebe 3 als Einrichtung zur Drehmomentabgabe an die Stabilisatorteile 5, 5', sowie eine Feststellbremse 4. Diese kann benötigt werden, um den Elektromotor 2 zum Beispiel vor einer Überlastung infolge hoher Stabilisatormomente zu schützen.
2 zeigt den Aktuator 1, bestehend aus dem Elektromotor 2, sowie aus dem mechanischen Getriebe 3, hier dargestellt in Form eines Kurvenbahn-Getriebes, für welches im Weiteren ebenso die Bezugsziffer 3 verwendet wird. Das Kurvenbahn-Getriebe 3 besteht unter anderem aus zwei Kurvenbahnträgern 30, 30', in denen symmetrisch auf dem Umfang verteilt mehrmals, hier viermal, nur teilweise sichtbar, jeweils Kurvenbahnpaare 31, 31' als Nuten eingefräst sind. Die Kurvenbahnträger 30, 30' sind als konzentrisch zueinander angeordnete Hohlzylinder ausgebildet, für welche im Folgenden ebenfalls die Bezugsziffern 30, 30' verwendet werden. In die Mantelflächen dieser Hohlzylinder 30, 30' sind dabei die im Wesentlichen in Richtung der gemeinsamen Stabilisatordrehachse 8, dabei jedoch auch zumindest bereichsweise und zumindest geringfügig gegenüber dieser geneigt verlaufenden Kurvenbahnpaare 31, 31' als Nuten eingebracht. Dabei ist es funktionswesentlich, dass sich die beiden Kurvenbahnen 31, 31' jedes Kurvenbahnpaars in ihrem Verlauf voneinander unterscheiden.
Am ersten Kurvenbahnträger 30 ist die eine Stabilisatorhälfte 5 und am zweiten Kurvenbahnträger 30' die andere Stabilisatorhälfte 5' befestigt. Ein Bruchteil der Stabilisatorhälften 5, 5' sind in 2 gezeigt, woraus hervorgeht, dass auch die Stabilisatorhälften 5, 5' im Bereich dieser Befestigung koaxial zu den Hohlzylindern 30, 30' und der gemeinsamen Stabilisatordrehachse 8 angeordnet sind.
Wird durch den Elektromotor 2 über eine nicht sichtbare Gewindespindel ein Koppelelement 32 in Längsrichtung verschoben, bewirken dessen sich in den Kurvenbahnpaaren 31, 31' verschiebende Stützrollen 33', dass sich die Kurvenbahnträger 30, 30' gegeneinander verdrehen und sich damit die Stabilisatorhälften 5, 5' gegeneinander verspannen.
Die Dynamik des Gesamtsystems ist dabei maßgeblich durch die Getriebeübersetzung, die Massenträgheit des Systems und die Torsionssteifigkeit der beiden Stabilisatorhälften 5, 5' gekennzeichnet. Bei einer solchen Ausführung eines aktiven Stabilisators gemäß dem Stand der Technik, ist die tordierbare Länge der beiden Stabilisatorhälften in Fahrzeugquerrichtung sehr gering, sie besitzen eine hohe Torsionssteifigkeit, was den Fahrkomfort verschlechtert.
Eine Ausführungsform eines aktiven Stabilisators gemäß der Erfindung, die dies vermeidet, zeigt 3. Ein erstes Stabilisatorteil 5 ist dem einen, nicht gezeichneten Rad zugeordnet und ein zweites Stabilisatorteil 5' ist dem anderen, nicht gezeichneten Rad zugeordnet. Die beiden Stabilisatorteile 5, 5' sind gekoppelt durch das Getriebe 3 des Aktuators 1, ausgebildet als Kurvenbahn-Getriebe. Jedes Stabilisatorteil 5, 5' erstreckt sich von einem dem Getriebe 3 zugeordneten Anschluss 4, 4' zu einem dem jeweiligen Rad zugeordneten Anschluss 6, 6'. Beide Stabilisatorteile 5, 5' besitzen dadurch eine größere tordierbare Länge gegenüber der in den 1 und 2 beschriebenen Ausführung nach dem Stand der Technik. Damit kann deren Federrate kleiner sein als eine für die gleiche Dauerfestigkeit minimal benötigte Federrate für derselben Belastung ausgesetztes Stabilisatorteil nach den 1 und 2.
Zur Befestigung des Stabilisators am Kraftfahrzeug sind Befestigungselemente nach dem Stand der Technik vorgesehen, für jedes Stabilisatorteil 5, 5' jeweils ein Traglager 10, 11.
Während sich die Einrichtung zur Drehmomentabgabe, das Getriebe 3, in einem Zwischenraum zwischen den beiden Stabilisatorteilen 5, 5' befindet, sind eine nicht gezeichnete Ansteuereinrichtung, zum Beispiel eine Leistungselektronik, und eine Einrichtung zur Drehmomenterzeugung, der Elektromotor 2, zum Antreiben des Getriebes 3, mit paralleler Achsführung zu dem Stabilisatorteil 5 angeordnet. Der Elektromotor 2 treibt eine Gewindespindel 7 des Getriebes 3 über eine Stirnradstufe 9 an und ist dazu achsparallel zum Stabilisatorteil 5 angeordnet, welches exzentrisch zur Getriebelängsachse 12 mit dem Getriebe 3 verbunden ist. Das Stabilisatorteil 5, das vor dem für die Platzierung des Elektromotors 2 vorgesehenen Bereich im Wesentlichen konzentrisch zur Getriebelängsachse 12 verläuft, wird durch eine Kröpfung 13 um den Elektromotor 2 herum geführt.

Claims

Geteilter Kraftfahrzeugstabilisator mit einem Aktuator (1) zur Wankregelung, der mindestens eine Ansteuereinrichtung und einen Elektromotor (2) als Einrichtung zur Drehmomenterzeugung zum Antreiben eines Getriebes (3) als eine Einrichtung zur Drehmomentabgabe an zwei Stabilisatorteile (5, 5') umfasst, wobei sich das Getriebe (3) als Einrichtung zur Drehmomentabgabe in einem Zwischenraum zwischen den beiden Stabilisatorteilen (5, 5') befindet und der Elektromotor (2) als Einrichtung zur Drehmomenterzeugung außerhalb des Zwischenraums der beiden Stabilisatorteile (5, 5') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) das Getriebe (3) über eine Stirnradstufe (9) oder über einen Ketten- oder Riementrieb antreibt, wobei der Elektromotor (2) achsparallel zu einem Stabilisatorteil (5) angeordnet ist und das Stabilisatorteil (5) exzentrisch zur Getriebelängsachse (12) mit dem Getriebe (3) verbunden ist, wobei eine Längsachse des exzentrisch zur Getriebelängsachse (12) mit dem Getriebe (3) verbundenen Stabilisatorteils (5) in einem Abschnitt, der zu einem einem Rad zugeordneten Anschluss (6) hin orientiert ist, vor dem für die Platzierung des Elektromotors (12) vorgesehenen Bereich im Wesentlichen konzentrisch zur Getriebelängsachse (12) verläuft und wobei das Stabilisatorteil (5) durch eine Kröpfung (13) um den Elektromotor (2) herum geführt ist.
Geteilter Kraftfahrzeugstabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3), als Einrichtung zur Drehmomentabgabe an die Stabilisatorteile (5, 5'), ein Planeten- oder Kurvenbahngetriebe ist.