DE4229025A1 - Schwenkmotor für einen Kraftfahrzeugstabilisator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotor gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Für die Lösung des Problems, daß bei Kurvenfahrten ein Kraft­ fahrzeug eine Rollbewegung ausführt ist es schon länger bekannt, einen geteilten Stabilisator zu verwenden, der an seinen An­ schlußflächen mit einem Schwenkmotor verbunden ist. Mit Hilfe des Schwenkmotors kann das Torsionsmoment im bzw. am Stabilisa­ tor gesteuert werden, so daß beispielsweise bei Geradeausfahrt der Stabilisator das Federungsverhalten nicht oder nur sehr gering beeinflußt, dagegen bei schnellen Kurvenfahrten den Stabilisator vorspannt, um die Rollbewegung und damit die Sei­ tenneigung des Fahrzeugs zu unterdrücken.

Aus der DE 11 79 124 ist ein Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator bekannt, dessen Deckel mit einem Zylinder, die den Arbeitsraum bilden, verschraubt sind. Diese Verschraubungs­ lösung für eine Deckel-Zylinder-Verbindung ist nicht nur unver­ hältnismäßig teuer sondern benötigt zudem auch sehr viel Platz. Der Einbauraum, der für einen Schwenkmotor innerhalb eines Stabilisator zur Verfügung steht, ist äußerst knapp bemessen. Bei Stabilisatoren an der Vorderachse kommt der Stabilisator häufig mit dem Wasserkühler in Einbauraumkonflikt. An der Hin­ terachse treten durch die Abgasanlage, die Mulde für den Koffer­ raum oder das Ersatzrad ähnlich Probleme auf.

Nicht nur der Außendurchmesser des Schwenkmotors ist für die Lösung des Einbauraumproblems zu beachten sondern auch die axiale Baulänge. Einen maßgeblichen Anteil an der Baulänge nimmt das Verbundsystem zwischen den Arbeitskammern des Ar­ beitsraumes ein. Bei der DE 11 79 124 besteht das Verbundsystem aus einer Reihenanordnung von Scheiben. Diese Scheiben sind zwischen dem Arbeitsraum und einem Deckel angeordnet. Nachdem aber für ein vorgegebenes Moment eine bestimmten Flächen auf den Flügeln bzw. Rippen innerhalb des Schwenkmotor rechnerisch vorgegeben sind, beansprucht die Reihenanordnung des Verbundsystems die axiale Baulänge, die den Schwenkmotor ver­ längert, ohne sein Moment zu vergrößern.

Der Schwenkmotor aus der DE 11 75 563 scheint vordergründig die beschriebene Problematik zu lösen. Man erhält aber ein anderes Problem, indem jede Arbeitskammer einen separaten Hydraulikanschluß besitzt, also letztlich auf ein internes Verbundsystem verzichtet wird. Jeder Hydraulikanschluß stellt eine potentielle Unsicherheitsquelle bezüglich der Dichtheit dar, wenn man sich vorstellt, daß die Hydraulikleitungen unter­ halb des Fahrzeuges den Einflüssen der Hitze, der Feuchtigkeit und der Streumittel ausgesetzt sind.

Ein weiteres Problem stellt die Verbindung des Schwenkmotors mit den Stabilisatorteilen dar. Bisher waren Keilwellenverbin­ dungen üblich. Die Keilwellenverbindungen schränken Freiräume bei der Gestaltung weiter ein. Geht man davon aus, daß der Stabilisator hinsichtlich seines minimalen Durchmessers konstruktiv den Grenzbereich erreicht, muß das Keilprofil dem Stabilisator aufgesetzt werden, was nicht anderes bedeutet, daß der Grunddurchmesser des Keilprofils der Außendurchmesser des Stabilisators darstellt. Ähnliches gilt für das Gegenprofil im Schwenkmotor, so daß allein durch diese Art der Verbindung zwischen dem Schwenkmotor und dem Stabilisator erhebliche Durch­ messervorgaben innerhalb des Schwenkmotors zustande kommen. Nicht unerwähnt sollte der Nachteil der Keilwellenverbindung bleiben, daß sich nach einer gewissen Betriebsdauer des Stabi­ lisators aufgrund der Wechselbelastung Klappergeräusche ein­ stellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwenkmotor zu realisieren, der sich durch einen geringen Bauraumbedarf auszeichnet, günstige Kosten verspricht und die beschriebenen Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.

Die Schweißverbindung an der Stirnseite des Deckels kann sehr einfach durch ein Laserstrahlschweißen oder auch durch Konden­ satorentladungsschweißen hergestellt werden. Die Schweißver­ bindung bringt für zwei räumliche Ausdehnungen Vorteile. Einer­ seits entfällt bezüglich der Baulänge das Summenmaß der beiden Schraubenkopfhöhen gegenüber dem Stand der Technik. Anderer­ seits kann die Wandstärke des Zylinders verringert werden, da kein "Fleisch" für die Gewinde nötig ist. Das bedeutet, daß bei vergleichbarem Innendurchmesser die Wandstärke der ge­ schweißte Ausführung um die Summe aus dem Schraubendurchmesser und die Gewindewandung dünner ist und damit der Außendurchmes­ ser beträchtlich abnimmt.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens sind ein Deckel und die Motorwelle jeweils an den Anschlußflächen mit dem zugeord­ neten Stabilisatorteil verschweißt. Aufwendige Profilherstel­ lungen entfallen. Die Stabilisatorteile können sehr einfach stumpf mit dem Schwenkmotor verschweißt werden.

Alternativ besitzen ein Deckel und die Motorwelle als Anschluß­ fläche jeweils einen Schraubflansch, mit dem der Schwenkmotor mit den Stabilisatorteilen verschraubt ist. Die Herstellung der Anschlußflächen gestaltet sich ebenfalls sehr einfach und kostengünstig. Beide Versionen besitzen im Vergleich zum Stand der Technik den Vorteil, daß der Schwenkmotor innerhalb der Stabilisatoranordnung in seiner axialen Position eindeutig und zudem über größere Flächen bestimmt ist.

Eine weiteres vorteilhaftes Merkmal zur Verringerung des Bau­ raumbedarfs ist, daß das Verbundsystem in einem der beiden Deckel angeordnet ist, wobei das Verbundsystem aus mindestens zwei Ringkanälen besteht, die von der Überdeckung des Deckels und der Ringwand des Zylinders gebildet werden, wobei einer­ seits jeweils ein Ringkanal mit einem Hydraulikanschluß verbun­ den ist und andererseits jede Arbeitskammer mittels mindestens eines Durchlasses mit dem zugehörigen Ringkanal gekoppelt ist. Daneben ergibt sich ein Vorteil bezüglich der Funktionssicher­ heit, da sich das Verbundsystem innerhalb des Schwenkmotors befindet. Der axiale Raumbedarfist äußerst gering. Er ergibt sich aus den Ringkanalbreiten und der Dichtungsanzahl mit je­ weils einer geringen Zwischenwandstärke.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind in einem Deckel im Bereich der Überdeckung mit dem Zylinder mindestens zwei umlaufende Nuten eingebracht sind, die die Ringkanäle bilden.

Eine zweite vorteilhafte Variante eines Verbundsystems besteht darin, daß die Motorwelle als eine Hohlwelle ausgeführt ist und das Verbundsystem aus Verbindungsleitungen besteht, die paarweise die Arbeitskammern hydraulisch verbinden. Gegenüber der Ringkanalausführung kann die Baulänge des Schwenkmotors nocheinmal um die Baubreite des Ringkanalsystems verringert werden.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung mit ihren Vorteilen näher beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Stabilisatoranordnung mit Schwenkmotor in Längsschnittdarstellung,

Fig. 2 Querschnitt durch Schwenkmotor mit Ringkanalverbundsystem,

Fig. 3 Querschnitt durch Schwenkmotor mit Verbindungsleitungen in der Motorwelle.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Stabilisatoranord­ nung 1, die aus einem geteilten Stabilisator mit den Stabilisa­ torteilen 3 und 5 sowie einem Schwenkmotor 7 besteht. Zur Ver­ einfachung der zeichnerischen Darstellung wurden auf die Stabi­ lisatorenden, die mit den jeweiligen Radträgern verbunden sind, verzichtet.

Der Schwenkmotor 7 besteht u. a. aus einem Zylinder 9, an des­ sen Innendurchmesser axialverlaufende Rippen 11 angeordnet sind. Die Rippen 11 und der Zylinder 9 sind einstückig ausge­ führt. An beiden Stirnseiten des Zylinders 9 begrenzen ein Deckel 13 und ein Deckel 15 einen Arbeitsraum. Die Deckel 13 und 15 besitzen eine Überdeckung 17 mit je einer Ringwandung 19 des Zylinder 9. Die Lagebestimmung der Deckel 13 und 15 inner­ halb des Zylinders 9 erfolgt durch die Stirnflächen 21 der Rippen 11. Zwischen den Deckeln 13 bzw. 15 und dem Zylinder 9 besteht in den Stirnbereichen des Schwenkmotors 7 eine Schweiß­ verbindung 23. Die Anordnung der Schweißverbindung 23 im Stirn­ bereich erlaubt es, die Breite der Deckel 13, 15 für die Über­ deckung 17 mit der Ringwandung 19 des Zylinders 9 relativ grob zu tolerieren, da ein geringes Übermaß der Deckelbreite bezüg­ lich der Ringwandung keinen Einfluß auf die Funktionsfähigkeit des Schwenkmotors 7 und auf die Güte der Schweißverbindungen 23 besitzt.

Innerhalb des Arbeitsraums ist eine Motorwelle 25 mittels Gleit­ lager 27, 29 drehbar gelagert. Die Motorwelle 25 besitzt auf ihrem Außendurchmesser eine Anzahl von Flügeln 31, die dieselbe axiale Ausrichtung besitzen wie die Rippen 11 des Zylinders 9. Die Rippen 11 und die Innenwandfläche 33 des Zylinders 9, sowie die Flügel 31 und die Außenmantelfläche 35 der Motorwelle 25 bilden Arbeitskammern 37a, 37b. Die Abdichtung der Arbeitskam­ mern 37a, 37b erfolgt einerseits durch Winkeldichtungsringe 39 im Fußbereich der Flügel 31 zwischen den Deckeln 13, 15 und den Flügeln 31. Die Stirnflächen der Flügel 31 und der Rip­ pen 11 werden durch Dichtungen 41 abgedichtet, so daß benach­ barte Arbeitskammern 37a, 37b hydraulisch getrennt sind. Die Dichtungen 41 sind in der sogenannten "Window-Bauweise" ausge­ führt. Sie bestehen aus einem rahmenförmigen Dichtungsteil 43 und einem Innenteil 45. Beide Dichtungsteile 43, 45 werden durch einen O-Ring 47 getrennt, der die Dichtungsteile 43,45 leicht vorspannt. Im eingebauten Zustand verstärkt der Arbeits­ druck innerhalb der Arbeitsräume die Vorspannung durch den O-Ring auf die Dichtteile und sorgt für eine dynamische Abdich­ tung.

Der Deckel 15 ist mit einem ersten 49 und einem zweiten 51 Hydraulikanschluß versehen, die parallel der Hauptachse des Schwenkmotors 7 angeordnet sind. Jeder der beiden Hydraulikan­ schlüsse 49, 51 ist mit jeweils einer anderen Arbeitskammer 37a, 37b direkt verbunden. Zudem besteht über ein Verbundsystem eine Verbindung zwischen den Arbeitskammern 37a, 37b mit glei­ cher Indizierung, wobei die miteinander verbundenen Arbeits­ kammern 37a des ersten Hydraulikanschlusses 49 mit denen Ar­ beitskammer 37b des zweiten Hydraulikanschlusses 51 abwechseln. In die weitere Beschreibung wird die Fig. 2 mit einbezogen. Im Überdeckungsbereich 17 des Deckels 15 sind Ringkanäle 53, 55 angeordnet, die durch Ringdichtungen 57 voneinander abge­ trennt sind. Jeder Ringkanal 53, 55 wird einerseits durch Nuten im Deckel 15 und die Innenwandung der Ringwandung 19 des Zylin­ ders 9 gebildet. Diese Ringkanäle 53, 55 besitzen jeweils einen Radialkanal 59 zu den Hydraulikanschlüssen 49, 51 und zu Axial­ kanälen 61a, 61b, die, als Sacklochbohrungen ausgeführt, auf einem Teilkreis mit den Hydraulikanschlüssen 49, 51 liegen. Die Axialkanäle 61a, 61b verbinden die Arbeitskammern 37a, 37b über die Radialkanäle 59 mit den Ringkanälen 53 und 55. Die Radialkanäle 59 sind derart mit einem der beiden Ringkanäle 53, 55 verbunden, daß benachbarte Arbeitskammern 37a, 37b mit einem anderen der beiden Hydraulikanschlüsse 49, 51 verbunden ist.

Die Funktionsweise gestaltet sich denkbar einfach. Über einen der beiden Hydraulikanschlüsse 49, 51, beispielsweise Anschluß 49, strömt Hydraulikmedium mit Überdruck in den Schwenkmotor 7. Über die Stegverbindungen gelangt das Medium in den Ring­ kanal 53 und vorn dort aus weiter über die Radialkanäle 59 in die angeschlossenen Axialkanäle 61a. Die Druckkraft innerhalb der verbundenen und mit Hochdruckhydraulikmedium versorgten Arbeitskammern 37a bewirkt eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Motorwelle 25 und dem Zylinder 9. Das Hydraulik­ medium aus den unversorgten Arbeitskammern 37b wird durch die Relativbewegung zwischen den Rippen 11 und Flügeln 31 über die Axialkanäle 61b, Radialkanäle und dem Hydraulikanschluß 51 in einen nicht dargestellten Vorratsbehälter verdrängt.

Die Ausführungsform gemäß der Fig. 3 entspricht in Aufbau und Funktion bis auf den Aufbau des Verbundsystems exakt der Fig. 1, so daß nur noch auf die Unterschiede eingegangen wird. Bei der Fig. 3 wird auf eine Ringkanalanordnung verzichtet. Die beiden Hydraulikanschlüsse 49, 51 stehen direkt mit jeweils einer Arbeitskammer 37a, 37b in Verbindung. Die Arbeitskam­ mern 37a, 37b mit gleicher Arbeitsrichtung sind durch Verbin­ dungsleitungen 63 in Form von Röhrchen miteinander verbunden. Die Röhrchen können eingeschweißt, eingelötet oder auch einge­ preßt sein. Die Röhrchen erlauben es, die Motorwelle 25 als Hohlwelle auszuführen, wodurch sich die Masse des Schwenkmo­ tors 7 gering halten läßt.

Die Relativbewegung zwischen dem Zylinder 9 und der Motorwel­ le 25 wird zur Änderung des Torsionsverhaltens des Stabilisa­ tors 3, 5 genutzt. Der Schwenkmotor 7 besitzt Anschluß­ flächen 65, 67 zu den zugeordneten Stabilisatorteilen 3, 5. In der linken Zeichnungshälfte der Fig. 1 ist die Anschlußflä­ che 65 als ein Schraubflansch ausgeführt. Die rechte Hälfte zeigt eine Schweißverbindung zwischen der Anschlußfläche 67 des Schwenkmotors 7 und der des Stabilisators 5. Beide Ver­ sionen können unabhängig wahlweise benutzt werden. Ebenso be­ sitzen beide Ausführungen den Vorteil, daß die Dimensionierung der Motorwelle 25 hinsichtlich des Bauraums unabhängig vom Durchmesser des Stabilisators 3, 5 erfolgen kann, da keine axialen Überlappungen aufgrund der Vermeidung einer koaxialen Bauweise zwischen dem Stabilisator und der Motorwelle bzw. Zylinderdeckel bestehen.

Claims (6)

1. Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator an einer Fahr­ zeugachse, umfassend einen Zylinder, der endseitig von zwei Deckel verschlossen wird und einen Arbeitsraum bildet, axial am Innendurchmesser des Zylinders verlaufende Rippen, eine Motorwelle mit Flügeln, die dieselbe axiale Erstreckung besitzen wie die Rippen des Zylinders, wobei die Flügel der Motorwelle und die Rippen des Zylinders den Arbeitsraum in einzelne Arbeitskammern unterteilen, einen ersten und einen zweiten Hydraulikanschluß für zwei getrennte Arbeitskammern, ein Verbundsystem zwischen den Arbeitskammern, das min­ destens paarweise Arbeitskammern hydraulisch verbindet, wobei die Anordnung der verbundenen Arbeitskammern derart ausgeführt ist, daß die zum ersten Hydraulikanschluß gehöri­ gen Arbeitskammern sich abwechseln mit denen, die mit dem zweiten Hydraulikanschluß verbunden sind, Anschlußflächen an dem Zylinder und der Motorwelle für die Stabilisatorteile, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (9) an seinen bei­ den Enden an seinem Außendurchmesser eine Ringwandung (19) besitzt, daß beide Deckel (13, 15) eine axiale Überdec­ kung (17) mit der Ringwandung (19) besitzen, die im wesent­ lichen der Ringwandhöhe entspricht, daß beide Deckel (13, 15) stirnseitig bezogen auf die Zylinderlängsachse im Be­ reich der zugewandten Mantelflächen der Deckel (13, 15) und der Ringwandung (19) verschweißt sind.

2. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel (15) und die Motorwelle (25) jeweils an den An­ schlußflächen (65, 67) mit dem zugeordneten Stabilisator­ teil (3, 5) verschweißt sind.

3. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel (15) und die Motorwelle (25) als Anschlußflä­ che (65, 67) jeweils einen Schraubflansch besitzen, mit dem der Schwenkmotor (7) mit den Stabilisatorteilen (3, 5) ver­ schraubt ist.

4. Schwenkmotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundsystem in einem der beiden Deckel (13, 15) angeordnet ist, wobei das Verbundsystem aus mindestens zwei Ringkanälen (53, 55) besteht, die von der Überdeckung (17) des Deckels (15) und der Ringwandung (19) des Zylinders (9) gebildet werden, wobei einerseits jeweils ein Ringka­ nal (53, 55) mit einem Hydraulikanschluß (49, 51) verbunden ist und andererseits jede Arbeitskammer (37a, 37b) mittels mindestens eines Durchlasses (59, 61a, 61b) mit dem zugehö­ rigen Ringkanal (53, 55) gekoppelt ist.

5. Schwenkmotor nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel (15) im Bereich der Überdec­ kung (17) mit dem Zylinder (9) mindestens zwei umlaufende Nuten eingebracht sind, die die Ringkanäle (53, 55) bilden.

6. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (25) als eine Hohlwelle ausgeführt ist und das Verbundsystem aus Verbindungsleitungen (67) besteht, die paarweise die Arbeitskammern (37a, 37b) hydraulisch verbinden.