Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zum Verstellen eines Stabilisators
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen eines innerhalb eines Fahrwerks von Kraftfahrzeugen angeordneten Stabilisators, welcher im wesentlichen aus zwei Stabilisatorhälften besteht, wobei die Stabilisatorhälften mittels der Vorrichtung um einen Winkel zueinander verdrehbar sind und die Vorrich- tung besteht aus
- einem mit einer ersten Stabilisatorhälfte drehfest verbundenen rohrförmigen Gehäuse,
- einem mit einer zweiten Stabilisatorhälfte drehfest verbundenen Innenkörper,
- einem axial beweglichen Stellelement und
- einem zwischen einem Innenmantel des Gehäuses und einem Außenmantel des Innenkörpers angeordneten VerStellantriebes, mit welchem die Stabilisatorhälften bei axialer Bewegung des Stellelements zueinander verdreht werden.
Es sind Fahrwerke von Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen jeder der Radaufhängungen einer Fahrzeugachse eine Stabilisatorhälfte zugeordnet ist. Diese
Stabilisatorhälften können um eine gemeinsame Längsachse zueinander verdreht werden, um die Wankstabilität des Fahrzeuges insbesondere bei Kurvenfahrt zu verbessern. Eine entsprechende Verdrehung der Stabilisatorhälften zueinander kann beispielsweise mittels einer Vorrichtung gemäß der vorge- nannten Gattung erfolgen.
Eine Vorrichtung zum Verstellen eines innerhalb eines Fahrwerks von Kraftfahrzeugen angeordneten Stabilisators gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bekannt aus der DE 198 15 314 A1. Dabei ist ein Gehäuse in seinem Inneren mit einer Schrägverzahnung versehen, während der unter Bildung eines Ringraumes in das Gehäuse eingesetzte Innenkörper ebenfalls mit eine Schrägverzahnung aufweist. Ein axial in dem Gehäuse beweglicher, beid- seitig druckbeaufschlagbarer Ringkolben geht einseitig in einen buchsenartigen Ansatz über, der sowohl innen als auch außen mit einer Verzahnung ver- sehen ist. Diese Verzahnungen des Ansatzes greifen sowohl in die Schrägverzahnung des Gehäuses als auch in die des Innenkörpers ein. Im Falle einer axialen Druckbeaufschlagung des als Stellelement dienenden Ringkolbens führt dieser eine Längsbewegung aus, wodurch mittels des Versteilantriebes, also der Schrägverzahnung der beiden Bauelemente Gehäuse und Innenkör- per sowie des dazwischen angreifenden Ansatzes, eine Verdrehung des Innenkörpers zum Gehäuse erzielt wird, was zu einer Verdrehung der beiden Stabilisatorhälften führt. Von Nachteil bei dieser Anordnung ist, daß innerhalb des Versteilantriebes unerwünschtes Spiel auftreten kann und daß aufgrund der in der Schrägverzahnung auftretenden Reibung insgesamt relativ hohe Verstell kräfte und somit hohe Hydraulikdrücke erforderlich sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen geschilderten Nachtei- le zu vermeiden und somit eine Vorrichtung zum Verstellen der Stabilisatorhälften zu schaffen, die spielfrei und mit relativ geringen Betätigungskräften ver-
stellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Versteilantrieb als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist. Ein derartiger mit großer Steigung ausgebildeter Kugelgewindetrieb, bei dem Kugeln in rillenförmigen Laufbahnen beider zueinander zu verdrehenden Bauelemente abwälzen, ermöglicht einen VerStellantrieb mit äußerst geringer Reibung. Daher können auch die Verstellkräfte erheblich reduziert werden, wodurch hydraulische Stellelemente mit relativ geringen Drücken realisierbar sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Innenmantel des Gehäuses oder ein mit diesem drehfest verbundenes Bauteil als Gewindemutter und der Innenkörper oder ein mit diesem drehfest verbundenes Bauteil als Gewindespindel ausgebildet sein. Jedes dieser beiden Bauteile ist unmittelbar oder mittelbar drehfest mit der jeweiligen Stabilisatorhälfte verbunden. Die zwischen den Gewinderillen der Gewindemutter und den Gewinderillen der Gewindespindel angeordneten Kugeln, von welchen einige mit Vorspannung in die Rillen eingesetzt werden oder als eine Vorspannung aufrechterhaltende Kunststoffkugeln ausgebildet sein können, wird ein in dem Antriebssystem auftreten- des Spiel vermieden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung aus zwei aneinander verdrehbar geführten rohrförmigen Gehäuseabschnitten bestehen, wobei ein erster Gehäuseabschnitt, der drehfest mit einer ersten Stabi- lisatorhälfte verbunden ist, das Stellelement aufnimmt, von welchem eine Schubstange ausgeht, die in Längsrichtung verschiebbar, drehfest sowohl im ersten Gehäuseabschnitt als auch im Innenkörper geführt ist, und wobei im zweiten Gehäuseabschnitt der Kugelgewindetrieb angeordnet ist. Diese Einheiten liegen also hintereinander in den beiden Gehäuseabschnitten, die über eine Gleit- oder Wälzlagerung aneinander gelagert sind. Dabei kann die Schubstange an ihrer Mantelfläche in einer wälzgelagerten Längsführung ge-
führt sein. Es handelt sich dabei vorzugsweise um eine ein Drehmoment übertragende Kugelbüchse, die über einen Kugelrücklaufkanal verfügt, so daß insgesamt ein Kugelumlaufsystem realisiert ist. Dieses Kugelumlaufsystem wirkt zur Erzielung einer Drehmomentabstützung mit in der Schubstange vorgese- henen Kugelrillen zusammen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Stellelement, welches in der ersten Gehäusehälfte angeordnet ist, als doppelt wirkenden Hydraulikzylinder auszubilden. Dabei wird der Zylinder vorzugsweise durch die rohrförmige Wandung des Gehäuseabschnitts gebildet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Er indung kann eine Stabilisatorhälfte mit einem vorzugsweise als Welle ausgebildeten Innenelement drehfest verbunden sein, auf dessen Außenmantel der Innenkörper längsverschiebbar, in Umfangsrichtung formschlüssig geführt ist. Dadurch, daß innerhalb dieser Anordnung die Bauelement Welle und Gehäuse zueinander verdrehbar sind, kann gegenüber dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel auf einen zweiten Gehäuseabschnitt verzichtet werden, so daß sich eine verkürzte Bauweise der Vorrichtung ergibt. Dabei kann das Stellelement an zumindest einer Stirnfläche des Innenkörpers angreifen. Dabei würde es sich um ein doppelt wirkendes Stellelement handeln. Vorzugsweise soll aber an jeder Stirnfläche des innen- körpers jeweils ein einfach wirkendes Stellelement vorgesehen sein. Wenn es sich dabei wie weiterhin vorgeschlagen, um einen Hydraulikzylinder handelt, so wird jeder der beiden Ringkolben direkt in dem Gehäuse abgedichtet sein.
Eine spielfreie und eine geringe Reibung aufweisender Antrieb ergibt sich dadurch, daß der Innenkörper auf der Schubstange über eine das Drehmoment übertragende Kugelbüchse geführt ist. Innerhalb dieser Kugelbüchse können ebenfalls bestimmt Kugeln in den in axialer Richtung verlaufenden Rillen vor- gespannt sein, wobei auch die Möglichkeit besteht, nicht tragende Kugeln in Form von Kunststoffkugeln auszubilden, die aufgrund ihrer Elastizität die Teile
zueinander spielfrei vorspannen.
Weiterhin kann die Welle, die konzentrisch im Gehäuse angeordnet ist, jeweils in stirnseitigen Wänden des Gehäuses mittels Schrägkugellagern gelagert sein. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders günstige Krafteinleitung zwischen der Welle und dem Gehäuse.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verstellen von Stabilisatorhälften, bei welcher zwei hintereinander liegende Gehäuseabschnitte zueinander verstellbar sind,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach Figur 1 mit einem Teillängsschnitt,
Figur 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Verstellung von Stabilisatorhälften, bei welcher eine Welle und ein Gehäuse zueinander verdrehbar sind und
Figur 4 eine perspektivische Ansicht durch die Vorrichtung nach Figur 3 mit einem Teillängsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 eine erste Stabilisatorhälfte bezeichnet, die an
einem axial vorspringenden Zapfen 2 eines ersten Gehäuseabschnitts 3 angreift. Dieser erste Gehäuseabschnitt 3 ist in Umfangsrichtung drehbar geführt gegenüber einem zweiten Gehäuseabschnitt 4, welcher seinerseits einen axial vorspringenden Zapfen 5 aufweist, der an einer zweiten Stabilisatorhälfte 6 angreift. In dem ersten Gehäuseabschnitt 3 ist ein als Ringkolben 7 ausgebildetes Stellelement angeordnet, welches gemeinsam mit dem ersten Gehäuseabschnitt 3 Druckräume 8 und 9 bildet. Der ringförmige Druckraum 9 ist dabei gegenüber dem Inneren des ersten . Gehäuseabschnitts 3 mittels einer Zwischenwand 10 abgedichtet.
Durch diese Zwischenwand 10 ist ein Wellenstummel 11 dichtend hindurchgeführt, der eine drehbare aber in Längsrichtung formschlüssige Verbindung zu einer Schubstange 12 herstellt. Diese Schubstange 12 weist an ihrer Mantelfläche mehrere Längsrillen 13 auf, in die nicht näher dargestellte Kugeln eines Kugelumlaufsystems 14 eingreifen. Dieses Kugelumlaufsystem 14 ist daher in der Lage ein Drehmoment zwischen der Schubstange 12 und dem ersten Gehäuseabschnitt 3 herzustellen, demzufolge also die Schubstange 12 im ersten Gehäuseabschnitt 3 abzustützen. Weiterhin ist die Schubstange 12 in das Innere des zweiten Gehäuseabschnittes 4 geführt und dort drehfest mit einem als Spindel 15 ausgebildeten Innenkörper verbunden.
Sowohl die Außenmantelfläche der Spindel 15 als auch eine Innenmantelfläche des zweiten Gehäuseabschnitts 4 sind mit gewindeartig unter einer großen Steigung verlaufenden Kugelrillen 16 und 17 versehen. In diesen Kugelrillen sind nicht näher dargestellte Kugeln angeordnet, wobei sich über außen am zweiten Gehäuseabschnitt 4 sichtbaren Rücklaufkanälen 18 ein Kugelumlauf realisieren läßt. Diese Rücklaufkanäle 18 werden bei Komplettierung der Vorrichtung durch nicht näher dargestellte Abdeckungen verschlossen.
Den Figuren 1 und 2 ist eine Vorrichtung zu entnehmen, bei welcher eine Verdrehung der Stabilisatorhälften 1 und 6 dadurch erfolgt, dass Druckmittel in
einen der beiden Druckräume 8 oder 9 geleitet wird, wodurch der Ringkolben mit samt der Schubstange 12 und der Spindel 15 verschoben wird. Durch das Zusammenwirken der Kugelrillen 16 und 17 über die Kugeln wird der zweite Gehäuseabschnitt 4 gegenüber der Spindel 15 und somit gegennüber dem ersten Gehäuseabschnitt 3 verdreht. Somit ist eine Anordnung geschaffen, mit der die für die Verstellung erforderlichen hohen Drehmomente bei verminderter Reibung übertragen werden können. Zum anderen läßt sich der innerhalb der Vorrichtung realisierte Antrieb spielfrei ausbilden, so daß an der Stabilisatoranordnung auftretende Klappergeräusche vermieden werden können.
Bei dem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung nach den Figuren 3 und 4 sind erste und zweite Stabilisatorhälften 19 und 20 vorgesehen, von denen die Stabilisatorhälfte 19 mit einer Welle 21 verbunden ist. Demgegenüber greift die Stabi lisatorhälfte 20 an einem vorspringenden Zapfen 22 eines Ge- häuse 23 an. Dabei ist die Welle 21 konzentrisch im Gehäuse 23 gelagert und an ihrem Außenmantel mit achsparallel verlaufenden Nuten 24 versehen. Die Welle 21 ist weiterhin abschnittsweise von einem Innenkörper 25 umgeben, welcher ebenfalls mit Längsnuten 26 versehen ist. Sowohl in die Nuten 24 als auch in die Längsnuten 26 greifen Kugeln 27 ein, so daß der Innenkörper 25 drehfest aber längsverschieblich auf der Welle 21 geführt ist. Am Außenumfang des Innenkörpers 25 sind außerdem rillenförmige Gewindegänge 28 ausgebildet, die mehrgänig und mit relativ großer Steigung verlaufen.
An seiner dem Innenkörper 25 zugewandten Innenmantelfläche ist das Gehäu- se 23 ebenfalls mit rillenförmigen Gewindegängen 29 versehen, die ebenfalls mehrgängig mit großer Gewindesteigung verlaufen. Zur Bildung eines Kugelgewindetriebes greifen in die rillenförmigen Gewindegänge 28 und 29 nicht näher dargestellte Kugeln ein, so daß bei einer Längsbewegung des Innenkörpers 25 auf der Welle 21 das Gehäuse 23 gegenüber der Welle 21 verdreht wird. Im vorliegenden Fall ist das Stellelement als an beiden Stirnseiten des Innenkörpers 25 angeordnete Ringkolben 30 und 31 ausgebildet. Die Welle 21
ist im Gehäuse über zwei Schrägkugellager 32 und 33 gelagert.
Wie aus der Figur 3 hervorgeht, können einige der in den Nuten 24 und Längsnuten 26 angeordneten Wälzkörper als Kunststoff kugeln 34 ausgebildet sein, die insgesamt die Welle 21 und den Innenkörper 25 spielfrei zueinander verspannen. Außerdem können in dem Kugelgewindetrieb zwischen dem Gehäuse 23 und dem Innenkörper 25 ebenfalls einige der verwendeten Stahlkugeln durch Kunststoffkugeln ersetzt werden, so daß sich eine spielfreie Anordnung ergibt. Die Funktion der Vorrichtung nach den Figuren 3 und 4 ist ähnlich der zu den Figuren 1 und 2 beschriebenen Funktion. Wird einer der Ringkolben 30 oder 31 mit Druckmittel beaufschlagt, so verschiebt der entsprechende Ringkolben den Innenkörper 25 auf der Welle 21. Die in die rillenförmigen Gewindegänge 28 und 29 eingreifenden Kugeln verdrehen aufgrund dieser Linearbewegung des Innenkörpers das Gehäuse 23 gegenüber dem Innenkörper 25 und somit gegenüber der Welle 21. Die Folge davon ist eine Verdrehung der Stabilisatorhälften 19 und 20 zueinander.
Bezugszahlenliste
erste Stabilisatorhälfte 30 Ringkolben vorspringender Zapfen 31 Ringkolben erster Gehäuseabschnitt 32 Schrägkugellager zweiter Gehäuseabschnitt 33 Schrägkugellager vorspringender Zapfen 34 Kunststoffkugeln zweite Stabilisatorhälfte
Ringkolben
Druckraum
Druckraum Zwischenwand
Wellenstummel Schubstange
Längsrille
Kugelumlaufsystem
Spindel
Kugelrillen
Kugelrillen Rücklaufkanäle Stabi lisatorhälfte Stabilisatorhälfte
Welle vorspringender Zapfen Gehäuse Nuten
Innenkörper
Längsnuten
Kugeln rillenförmiger Gewindegang rillenförmiger Gewindegang