DE202005006545U1

DE202005006545U1 - Aktuator zur aktiven Fahrwerksregelung

Info

Publication number: DE202005006545U1
Application number: DE200520006545
Authority: DE
Original assignee: Sachsenring Zwickau AG
Current assignee: Asturia Automotive Systems AG
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2015-04-23

Abstract

Aktuator zur aktiven Fahrwerksregelung, wobei der Aktuator mit einem Lenker verbunden ist, unter Verwendung eines ein Drehmoment erzeugenden Stellgliedes, wobei das Stellglied zwischen Aufbau und Lenker angeordnet und als Schwenkmotor ausgebildet ist und ein den Wank-, Nick- und Hubausgleich gewährleistendes Drehmoment auf den Lenker überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor einen axial- und drehbeweglich angeordneten Kolben aufweist, der mit einem ersten Ende des Lenkers verbunden ist und wobei beidseitig zum Kolben ein erster und ein zweiter Druckraum angeordnet ist und Kugelstangen mit einem Ende am Kolben und mit dem anderen Ende mit dem Gehäuse verbunden sind und die Axial- und Drehbewegung des Kolbens auf den Lenker übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator zur aktiven Fahrwerksregelung, insbesondere zur Kompensation der Wank-, Nick- und Hubbewegung eines Kraftfahrzeuges.
Es sind zahlreiche Systeme zum Ausgleich der Wank- und Nickbewegung von Fahrzeugen bekannt. Die bisherigen Lösungen beinhalten dabei jeweils ein Bauelement für den Wank- und/oder Nickausgleich, ein Element für die Schwingungsdämpfung, sowie ein Element für die Schwingungstilgung. Es sind weiterhin Aktuatoren in der Form von Schwenkmotoren zum Ausgleich von Wankbewegungen bekannt. Die in DE 197 54 539 A1 beschriebene Lösung weist dabei vorn und hinten geteilte Stabilisatorhälften auf, die durch die Schwenkmotoren verdreht werden. Der Wankausgleich ist dabei lediglich im Bereich der Verdrehsteifigkeit der Stabilisatoren möglich, ein Nickausgleich kann nicht erfolgen.
DE 100 43 711 A1 beschreibt einen Aktuator zur Fahrwerksregelung, der zwischen Rad und Aufbau des Fahrzeuges. angeordnet ist, wobei ein Schwenkmotor als Stellglied verwendet wird, welches ein Drehmoment auf den Lenker übertragen kann. Das Stellglied kann dabei als Lagerung des Lenkers an der Karosserie befestigt sein. Eine Aussage zur konstruktiven Ausgestaltung des Schwenkmotors erfolgt nicht.
Gem. DE 102 45 457 besteht ein Schwenkmotor aus einem einerseits mit einer Achse verbundenen Gehäuse, welches beidseitig durch Deckel verschlossen ist, und weist andererseits wenigstens eine mit der Achse verbundene Drehwelle und einen im Gehäuse axial bewegbaren ersten Kolben sowie Druckmittelanschlüsse auf, die zu Druckräumen vor und hinter dem ersten Kolben reichen, wobei die eine mit der Achse verbundene Drehwelle durch eine Axialbewegung des Kolbens in Rotation versetzbar ist, so dass beide Teile der Achse zueinander verdreht werden können. Der Kolben wird dabei verdrehfest und axialbeweglich über eine Längsverzahnung geführt. Die Umwandlung der Axialbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Drehwelle erfolgt über Kugelstangen, die am Kolben und am Gehäuse befestigt sind. Der Wankausgleich ist dabei auch lediglich im Bereich der Verdrehsteifigkeit der Stabilisatoren möglich, ein Nickausgleich kann nicht erfolgen.
Weiterhin wird über die Längsverzahnung eine hohe Reibung erzeugt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aktuator zum Wank- und Nickausgleich eines Fahrzeuges zu schaffen, welcher einen einfachen Aufbau aufweist, reibungsarm arbeitet und eine wesentliche Verbesserung des Fahrkomforts gewährleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des ersten Schutzanspruches gelöst.
Der Aktuator zur aktiven Fahrwerksregelung ist mit einem Lenker verbunden und besitzt ein Drehmoment erzeugendes Stellglied, das zwischen Aufbau und Lenker angeordnet und als Schwenkmotor ausgebildet ist und ein den Wank- und Nickausgleich gewährleistendes Drehmoment auf den Lenker überträgt. Erfindungsgemäß weist der Aktuator einen Schwenkmotor mit einem axial- und drehbeweglich angeordneten Kolben auf, der mit einem ersten Ende des Lenkers verbunden ist und wobei beidseitig zum Kolben ein erster und ein zweiter Druckraum angeordnet ist und Kugelstangen mit einem Ende am Kolben und mit dem anderen Ende mit dem Gehäuse verbunden sind und die Axial- und Drehbewegung des Kolbens auf den Lenker übertragen wird.
In den Lenker integriert oder sich an ein zweites Ende des Lenkers anschließend ist ein die Axialbewegung ausgleichendes Element angeordnet.
Bevorzugt ist das die Axialbewegung des Kolbens ausgleichende Element als Koppelstange ausgebildet, die am zweiten Ende des Lenkers angeordnet und mit der Radaufhängung verbunden ist.
Der Schwenkmotor ist bevorzugt schwingungsentkoppelt am Aufbau befestigt und kann eine die Radfederwege ausgleichende drehelastische Lagerung um die Aktuatorlängsachse aufweisen.
Die Lagerung erfolgt schwenkmotorseitig z.B.

– an der Außenwandung des Gehäuses und/oder
– an einer oder beiden den Stirnseiten des Gehäuses und/oder
– an einem oder beiden Druckmittelanschlüssen.

Alternativ ist es möglich, die schwingungsentkoppelte Lagerung karosserieseitig über wenigstens ein an der Karosserie angeordnetes Aufnahmeelement zu realisieren.
Jeder Schwenkmotor wird einem Rad zugeordnet und ist rechts bzw. links am Fahrzeug befestigt, dadurch entfällt der Durchgang des Stabilisators quer zur Fahrzeuglängsachse.
Durch eine gleichgerichtete Drehbewegung der Drehachsen aller Schwenkmotoren wird eine Hubbewegung des Fahrzeuges realisiert. Eine gegenläufig gerichtete Schwenkbewegung der den Hinterrädern bzw. Vorderrädern zugeordneten Aktuatoren ermöglicht den Ausgleich einer Nickbewegung des Fahrzeuges um die Fahrzeugquerachse. Durch entgegengerichtete Drehungen der Drehwellen rechter oder linker Aktuatoren werden die Wankbewegungen des Fahrzeuges ausgeglichen.
Die Aufbauhubbewegungen des Fahrzeuges, hervorgerufen durch die Fahrbahnerregungen werden durch den erfindungsgemäßen Aktuator, welcher eine aktive Dämpfkraft erzeugt fast vollständig ausgeglichen.
Durch die Integration des erfindungsgemäßen Aktuators in ein aktives Skyhook-Systen ist es möglich, eine erhebliche Fahrkomfortverbesserung zu erzeugen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 Querschnitt eines Schwenkmotors mit axialbeweglich und drehbeweglich gelagertem Kolben und an einer Kolbenstange befestigtem Lenker,
2 zwei den Rädern einer Achse zugeordnete Schwenkmotoren,
3 drehelastische Lagerung eines Schwenkmotors.
In 1 ist der Querschnitt eines Schwenkmotors 1 mit in einem Gehäuse G axialbeweglich und drehbeweglich gelagertem Kolben 2, der über beidseitig abgehende erste und zweite Kolbenstangen 3.1, 3.2 in einer Bohrung B1 im Deckel G1 und in einer gegenüberliegenden Bohrung B2 im Boden G2 des Gehäuses G drehbeweglich und axial verschiebbar gelagert ist, dargestellt. Das Gehäuse G ist am Rahmen R (am Fahrzeugaufbau) befestigt.
In Druckräumen D1, D2 vor und hinter dem Kolben 2 münden Druckmittelanschlüsse 4.1, 4.2. Zwischen dem Kolben 2 und dem Boden G2 des Gehäuses G sind Kugelstangen 5 angeordnet, durch die bei einer Axialbewegung des Kolbens 2 zwangsweise dessen Drehbewegung hervorgerufen wird.
An der ersten Kolbenstange 3.1 ist das erste Ende 5.1 des Lenkers 6 befestigt. Bei Druckbeaufschlagung des ersten Druckraumes D1 über die erste Druckmittelzuleitung 4.1 wird der Kolben 2 in Richtung zum Boden B2 des Gehäuses G bewegt. Durch die Kopplung mit den Kugelstangen 5 wird gleichzeitig eine Drehbewegung des Kolbens 2 und somit eine Drehbewegung des Lenkers 6 hervorgerufen. Gleichzeitig wird der Lenker 6 mit den Kolben in Richtung zum Boden G2 bewegt. Bei Druckbeaufschlagung des zweiten Druckraums D2 über die zweite Druckmittelleitung 4.2 und Entlastung des Druckraumes D1 erfolgen eine Axialbewegung und eine Drehbewegung des Kolbens 2 in die Gegenrichtung.
Die Prinzipdarstellung von zwei den Rädern 7 einer Achse zugeordneten Schwenkmotoren 1 zeigt 2. Die Drehbewegung und die Axialbewegung des Lenkers 6 wird auf eine Koppelstange 8 übertragen, die mit einer (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten) Radaufhängung verbunden ist. Die Koppelstange 8 überträgt dabei die Drehbewegung auf die Radaufhängung und gleicht die Axialbewegungen des Lenkers 6 aus.
3 zeigt die drehelastische Lagerung eines Schwenkmotors 1. Der Schwenkmotor 1 wird zwischen sich längs seiner Achse erstreckenden Gummifederelementen 9 aufgenommen. Die Gummifederelemente 9 sitzen zwischen einem ersten äußeren Rohr 10.1 und einem zweiten inneren Rohr 10.2. In dem inneren Rohr 10.2 wird der Schwenkmotor 1 aufgenommen. Das äußere Rohr 10.1 wird am Rahmen befestigt.

Claims

Aktuator zur aktiven Fahrwerksregelung, wobei der Aktuator mit einem Lenker verbunden ist, unter Verwendung eines ein Drehmoment erzeugenden Stellgliedes, wobei das Stellglied zwischen Aufbau und Lenker angeordnet und als Schwenkmotor ausgebildet ist und ein den Wank-, Nick- und Hubausgleich gewährleistendes Drehmoment auf den Lenker überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor einen axial- und drehbeweglich angeordneten Kolben aufweist, der mit einem ersten Ende des Lenkers verbunden ist und wobei beidseitig zum Kolben ein erster und ein zweiter Druckraum angeordnet ist und Kugelstangen mit einem Ende am Kolben und mit dem anderen Ende mit dem Gehäuse verbunden sind und die Axial- und Drehbewegung des Kolbens auf den Lenker übertragen wird.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Lenker integriert oder sich an ein zweites Ende des Lenkers anschließend ein die Axialbewegung ausgleichendes Element angeordnet ist.
Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das am zweiten Ende des Lenkers angeordnete, die Axialbewegung des Kolbens ausgleichende Element eine Koppelstange ist.
Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstange mit der Radaufhängung verbunden ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor schwingungsentkoppelt am Aufbau befestigt ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkmotor eine die Radfederwege ausgleichende drehelastische Lagerung um die Aktuatorlängsachse aufweist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung schwenkmotorseitig – an der Außenwandung des Gehäuses und/oder – an einer oder beiden den Stirnseiten des Gehäuses (13) und/oder – an einem oder beiden den Druckmittelanschlüssen (D1, D2) erfolgt.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er in ein aktives Skyhook-System integriert ist.
Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Aktuator eine aktive Dämpfkraft für das aktive Skyhook-System erzeugt wird.