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Die Erfindung betrifft einen Aktuator, insbesondere mit elektromechanischem Antrieb, und findet insbesondere in einem Stabilisator zum Ausgleich von Fahrzeugbewegungen Anwendung.
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Aus
EP 1 821 390 A2 ist ein elektrischer Antrieb für einen verstellbaren Stabilisator bekannt, umfassend ein Gehäuse, in dem ortsfest ein Stator und koaxial dazu ein Rotor und eine Elektronik zum Betrieb des elektrischen Antriebs angeordnet sind. Eine Leitungsverbindung ausgehend vom Stator führt durch einen Deckel des Gehäuses und wird von mindestens einem starren Bolzenelement gebildet. Ein Getriebe ist nicht vorgesehen.
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In der Druckschrift
DE 10 2008 000 148 A1 wird ein System, umfassend zumindest einen elektromechanischen Stabilisator, eine Drehzahl- und/oder Drehwinkelsensoranordnung und eine elektrische Verbindungstechnik, vorgeschlagen, welches ein einteiliges Gehäuse aufweist, in dem der Elektromotor zum Betrieb des zumindest einen elektromechanischen Stabilisators angeordnet ist, an das eine Anbaukomponente angebracht ist, wobei die Anbaukomponente einen Sensorkabelbaum mit integriertem Hochstromkabel und eine Baueinheit aufweist, die zumindest einen Messfühler zur Erfassung der Rotorlage des Elektromotors bzw. einen Drehwinkelsensor und/oder einen Drehzahlsensor sowie die elektrische Aufbau- und Verbindungstechnik zum Kontaktieren der Anschlussleitungen des Elektromotors umfasst. Auch hier ist kein zusätzliches Getriebe vorhanden.
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Eine Stabilisatoranordnung zum Ausgleich und/oder zur Übertragung von Kräften/Momenten und Drehbewegungen zwischen zwei Stabilisatorhälften eines Fahrzeuges zum Ausgleich von Fahrzeugaufbaubewegungen unter Verwendung eines um einen Verdrehwinkel verdrehbaren Aktuators, der in einem Gehäuse einen Modul aus an beiden Enden schwenkbar gelagerten Koppelelementen aufweist, wobei die Koppelelemente mit wenigstens einer ersten Drehwelle und mit einem elektrisch antreibbaren Antriebselement in Wirkverbindung stehen, ist aus
DE 10 2008 018 610 A1 bekannt.
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Nachteil der vorgenannten Lösungen sind die relativ großen Bauformen ohne Getriebe. Aus einer noch nicht veröffentlichten Anmeldung ist es weiterhin bekannt, ein Exzentergetriebe zu verwenden, welches durch einen Elektromotor angetrieben wird, wobei zwischen den zwei unterschiedlichen Außen- und Innenverzahnungen Wälzkörper angeordnet sind.
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Der Nachteil dieser Lösung besteht ebenfalls in der relativ großen Bauform. Weiterhin ist das Ansprechverhalten noch ungünstig und der Wirkungsgrad noch relativ gering.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aktuator, insbesondere mit elektromechanischem Antrieb, zu entwickeln, der eine schlanke Bauform aufweist und zur Übertragung hoher Drehmomente bei schnellen Lastwechseln geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei dem insbesondere elektromechanisch angetriebenen Aktuator wird das durch einen Elektromotor bereitgestellte Antriebsmoment mittels eines ersten Getriebes auf zwei, mit den beiden Hälften eines Stabilisators verbundene, Abtriebe des Aktuators übertragen, wobei das erste Getriebe in Form eines Exzentergetriebes ausgebildet ist und erfindungsgemäß zwischen dem Elektromotor und dem ersten Getriebe ein zweites Getriebe in Form eines Untersetzungsgetriebes angeordnet ist.
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Durch das Untersetzungsgetriebe ergibt sich eine geringere Wälzleistung des Exzentergetriebes als wenn die Gesamtuntersetzung alleinig durch das Exzentergetriebe vorgenommen wird. Überraschender Weise ist dadurch eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades zu verzeichnen, wodurch eine geringere Gesamtübersetzung möglich ist. Vorteilhaft ist ebenfalls das schnelle Ansprechverhalten und die geringe Wärmeentwicklung der erfindungsgemäßen Lösung.
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Das Untersetzungsgetriebe, welches mit dem Exzentergetriebe kombiniert wird, ist bevorzugt in Form eines Planetengetriebes ausgebildet.
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Das Planetengetriebe weist ein Sonnenrad auf, welches durch den Elektromotor angetrieben wird. Mehrere Planetenräder laufen zwischen Sonnenrad und einem Hohlrad. Eine mit den Planetenrädern über einen Planetenträger gekoppelte Ausgangswelle ist mit der Antriebswelle des Exzentergetriebes gekoppelt.
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Das Planetengetriebe ist insbesondere als Differential-Exzentergetriebe ausgebildet. Auf der Antriebswelle des Exzentergetriebes ist ein Exzenter angeordnet, auf dem umfangsseitig ein Antriebsrad mit zwei unterschiedlichen Außenprofilierungen angeordnet ist. Die Abtriebe weisen eine zu den Außenprofilierungen korrespondierende Innenprofilierung auf.
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Vorteilhafter Weise kann das Exzentergetriebe über einen Entkopplungsmechanismus von dessen Antrieb getrennt werden, so dass zwischen den beiden Abtrieben ein Freilauf entsteht.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Aktuator einer neuen Generation geschaffen, der bei einer geringen Abmessung, wie sie bisher mit herkömmlichen Bauformen nicht realisierbar war, ein großes Aktuatormoment bereitstellt und ein gutes Ansprechverhalten aufweist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehörige Zeichnung näher erläutert.
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In der 1 ist ein Längsschnitt eines Aktuators A dargestellt, der rotationssymmetrisch aufgebaut ist und ein Gehäuse 1 aufweist, in welchem axial hintereinander ein Elektromotor 2 (nicht näher dargestellt), ein Planetengetriebe 3 und ein Differential-Exzentergetriebe 4 angeordnet sind. Auf der Seite des Elektromotors 2 ist mit dem Aktuator A (mit dem Gehäuse 1) eine erste Stabilisatorhälfte 5.1 eines Stabilisators eines Fahrzeuges verbunden.
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Auf der gegenüberliegenden Seite ist ausgangsseitig eine Abtriebswelle 6 vorgesehen, mit welcher eine zweite Stabilisatorhälfte 5.2 des Stabilisators gekoppelt ist.
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Das Gehäuse 1 und somit die erste Stabilisatorhälfte 5.1 einerseits und die Abtriebswelle 6 und die zweite Stabilisatorhälfte 5.2 andererseits sind bei Betätigung relativ zueinander drehbar, wodurch Fahrzeugbewegungen mit dem Stabilisator ausgeglichen werden können.
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Die Antriebswelle 2.1 des Elektromotors 2 ist mit dem Sonnenrad 3.1 des Planetengetriebes 3 verbunden.
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Zwischen dem Sonnenrad 3.1 und dem gehäusefest angeordneten Hohlrad 3.1 des Planetengetriebes 3 laufen die Planetenräder 3.3, die über den Planetenträger 3.4 mit der Ausgangswelle 3.5 des Planetengetriebes 3 verbunden sind. Die Ausgangswelle 3.5 des Planetengetriebes 3 ist mit der Antriebswelle 4.1 des Differential-Exzentergetriebes 4 verbunden.
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Auf der Antriebswelle 4.1 ist ein Antriebsexzenter 4.2 angeordnet, der hier einteilig mit der Antriebswelle 4.1 ausgebildet ist. Auf dem Antriebsexzenter 4.2 sitzt eine Exzenterbuchse 4.3, mittels welcher ein Antriebsrad 4.4 mit zwei unterschiedlichen Außenverzahnungen antreibbar ist.
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Eine erste Außenprofilierung 8 des Antriebsrades 3.4 korrespondiert mit einer Innenprofilierung 10 des ersten Abtriebs, der innen am Gehäuse 1 ausgebildet ist, wodurch über das Gehäuse 1 eine Drehbewegung auf die erste Stabilisatorhälfte 5.1 übertragbar ist.
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Zu der ersten Außenprofilierung 8 des Antriebsrades 4.4 unterschiedlich ausgebildet (geringerer Durchmesser, weniger Profilelemente) und axial versetzt, ist die zweite Außenprofilierung 12 des Antriebsrades 4.4 vorgesehen, wobei die zweite Außenprofilierung 12 mit einer zweiten Innenprofilierung 14 des zweiten Abtriebes 15 korrespondiert (s. auch 3). Der zweite Abtrieb 15 sitzt drehbar im Gehäuse 1 und ist mit der Abtriebswelle 6 fest verbunden, so dass eine Drehbewegung auf die Abtriebswelle 6 übertragbar ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Aktuators besteht darin, dass die Verbindung zwischen der ersten Außenprofilierung 8 und der zweiten Außenprofilierung 12 des Antriebsrades 4.4 einerseits sowie der ersten und der zweiten Innenprofilierung 10, 14 des ersten und zweiten Abtriebes 1, 15 andererseits trennbar ist, derart, dass beide Abtriebe und somit beide Stabilisatorhälften 5.1, 5.1 frei relativ zueinander drehbar sind, indem die formschlüssige Verbindung durch einen Entkopplungsmechanismus 20 gelöst wird, so dass praktisch eine „Freischaltung” des Aktuators A gewährleistet ist. Erfolgt eine Relativdrehung zwischen Antriebsexzenter 4.2 und Exzenterbuchse 4.3 um ca. 180°, hebt sich deren Exzentrizität praktisch auf, so dass die erste Außenprofilierung 8 und die zweite Außenprofilierung 12 des Antriebsrades 4.4 im Wesentlichen mittig zu den Innenprofilierungen 10, 14 der Abtriebe 1, 15 liegen und nicht mehr im Eingriff stehen. Der Entkopplungsmechanismus 20 ist durch einen Elektromagneten 21 betätigbar
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Dadurch können sich die erste Abtriebswelle (Gehäuse 1) und die zweite Abtriebswelle 6 frei gegeneinander verdrehen. Dabei ist der Aktuator stromlos (FailSafe-Zustand).
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Werden der Antriebsexzenter 4.2 und die Exzenterbuchse 4.3 wieder so gedreht, dass sich deren Exzentrizität addiert, wird das auf der Exzenterbuchse 4.3 gelagerte Antriebsrad 4.4 wieder exzentrisch verschoben, so dass dessen Außenprofilierungen 10, 14 wieder mit den Innenprofilierungen der Abtriebe 1, 6 in Eingriff gelangen und ein Drehmoment auf die Abtriebe in Form des Gehäuses 1 und die Abtriebswelle 6 übertragen wird, wodurch eine Relativdrehung zwischen diesen erfolgt. Durch die unterschiedlichen relativen Drehbewegungen zwischen Gehäuse 1 und Abtriebswelle 6 werden die Stabilisatorhälften 5.1, 5.2, deren Enden mit dem Gehäuse 1 und der Abtriebswelle 6 verbunden sind, relativ zueinander verdreht. Da der Stabilisator einerseits am Fahrgestell und andererseits an der Karosserie/am Aufbau befestigt ist, (nicht dargestellt) sind durch eine Relativdrehung beider Stabilisatorhälften Fahrzeugbewegungen ausgleichbar. Der Aktuator weist dazu eine Steuerelektronik auf, die mit der Bordelektronik/Motorelektronik des Fahrzeuges in Verbindung steht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1821390 A2 [0002]
- DE 102008000148 A1 [0003]
- DE 102008018610 A1 [0004]
