WO2018108417A1 - Verstellbarer wankstabilisator für ein fahrwerk eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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WO2018108417A1
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actuator
stabilizer
adjustable roll
roll stabilizer
component
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Rene Schwarze
Ulrich Mair
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • Adjustable roll stabilizer for a chassis of a motor vehicle
  • the invention relates to an adjustable roll stabilizer for a chassis of a motor vehicle with an actuator arranged between two sections of a stabilizer, which serves to generate a torsional moment acting between the sections and is connected to at least one of the sections of the stabilizer via an intermediate damping element.
  • the wheels or suspensions of the respective axle are connected to one another via stabilizers and to the vehicle body in order to reduce the tendency of the vehicle body to tilt, in particular when cornering, as a result of lateral accelerations.
  • a torsion spring stabilizer which is connected at its ends with the wheels or suspensions
  • a copying movement exerts on the opposite wheel or the suspension. This results in a reduced lateral tilt.
  • the copy function of the roll stabilizer in a rolling motion of the vehicle affects.
  • the actuator By an actuator which is arranged between two sections of a divided stabilizer and these can rotate to each other, specific stabilization moments can be generated, which leads to an active change of rolling motion and thus an optimization of the self-steering and load cycling behavior of the chassis.
  • the actuator often consists of an electronically controlled swivel motor, which is usually designed as a hydraulic motor or as connected to a transmission gear electric motor.
  • the adjustment achieved at the sections of the stabilizer is continuously to the respective Adapted driving situation, so that a lateral inclination of the vehicle body can be reduced or a rolling motion can be reduced.
  • An adjustable roll stabilizer of the type specified in the preamble of claim 1 is known from DE 10 2014 208 803 A1.
  • a damping unit is arranged between an output shaft of a transmission of an actuator and a portion of the stabilizer.
  • the output shaft is connected to an outer star, which transmits the torsional moment generated by the actuator to a arranged at the corresponding end of the section inner star.
  • the damping material of the stars is to be subjected to shear and yield elastically until the flanks of the two stars abut each other.
  • the damping material can also be arranged between the tooth flanks of the inner and outer star.
  • the damping unit is arranged inside the actuator housing of the actuator. Suggestions in the form of vibrations due to movements of the wheel can thus pass unhindered over a section to the housing and cause disturbing noises.
  • An adjustable roll stabilizer for a chassis of a motor vehicle has an actuator arranged between two sections of a stabilizer, which serves to generate a torsional moment acting between the sections and thus their rotation in one or the other direction.
  • the end connected to the suspension and the chassis or the vehicle construction mounted roll stabilizer is thus divided into two sections, which attacks the actuator between them.
  • the actuator is connected to at least one of the sections of the stabilizer via at least one intermediate damping element, wherein this damping element is arranged outside of the actuator.
  • the at least one damping element is formed with respect to the longitudinal axis of the actuator both for damping rotationally acting as well as axially acting disturbing influences.
  • shocks and in part high-frequency vibration excitations e.g. be forwarded by road bumps directly and undiminished over the wheels or suspension and the sections of the stabilizer to the actuator.
  • These vibration excitations can generate acoustic abnormalities in the actuator and there primarily in a transmission.
  • this also results in positive effects on the life and wear of Aktuatorbaumaschinemaschine.
  • the prerequisite for this is that there is no direct connection between a respective component (housing or output) of the actuator and the subsection of the stabilizer.
  • the degree of damping can be influenced by means of the hardness or the strength of the damping element according to the requirements.
  • a connection between the actuator and the respective section of the stabilizer can be carried out in the region of the at least one damping element outside the actuator housing during assembly of the components on the vehicle or chassis.
  • a connection between section and actuator housing and output, which is usually created exclusively by means of a welded joint, can thus be replaced.
  • the term "actuator” is understood to mean an assembly which comprises at least one motor accommodated in the actuator housing, which is provided for generating a torsional moment
  • the transmission gear is driven by the rotor of the electric motor and preferably consists of one or even several gear stages, in particular in the form of one or more planetary gear stages
  • the drive movement of the engine with comparatively low torque is thus translated in order to provide a high torque at the output of the gearbox output of the actuator which acts on the subsection connected to the driven part m output connected.
  • a gear ratio i of about 200 can be selected.
  • the actuator is preferably arranged approximately centrally of the longitudinal direction of the respective vehicle axle, wherein the longitudinal axis of the actuator preferably runs parallel to the vehicle axle.
  • the damping element comprises at least one elastic element, which is arranged between the respective sections and the actuator.
  • the damping element is not to be understood as a single separate component, but as a region connecting the actuator and the respective sections of the roll stabilizer. It results from the respective end of the section, the at least one elastic element, the respective end of the actuator and a securing element which limits the region of the damping element in its extension.
  • the respective sections of the stabilizer may each be formed as a torsion bar, which are formed approximately parallel to the vehicle axle.
  • the sections are preferably bent in the direction of the wheels or suspension and end with the sections, preferably by means of a link and joints with the wheels or the suspension prevented.
  • the individual section can be made of solid material or as a tubular part.
  • the at least one damping element is provided between at least one component of the actuator, which is in the form of the actuator housing and / or as output, also called output element or output shaft, and the corresponding section of the stabilizer.
  • the at least one component can be connected in the circumferential direction as well as in the axial direction at least partially positively and / or non-positively and / or materially with the corresponding portion.
  • the damping element is designed such that an elastic element between the mutually facing surfaces of the component and the subsection is arranged. There are different embodiments of such a compound of component and part section possible. The surfaces are preferably arranged parallel to one another.
  • the stabilizer may be flat or follow a contour which, viewed in section, e.g. forms a waveform (like a sinusoid, triangle or right-hander or combinations thereof).
  • the component and the subsection of the stabilizer may be complementary to one another, with their mutually facing surfaces, between which the elastic element is provided, having corresponding courses.
  • the elastic element may be formed as an element of an elastomeric material or other elastic material or as one or more energy storage, e.g. in the form of feathers.
  • the elastic element can be vulcanized on one of the surfaces or on both surfaces or fastened in another way or even be inserted between the surfaces.
  • the stop should extend from a first surface of the surfaces between which the elastic element is received, a projecting over this stop element, which ends spaced from a second surface of the surfaces. This stop should then cause that the operation of the actuator by the torsional moment a distance corresponding deformation path is exceeded. In other words, the stop should prevent the intermediate elastic element from being overstressed or even destroyed.
  • the component of the actuator and the subsection of the stabilizer in the region of their connection or in the region of the extent of the damping element together form a polygonal or cylindrical or conical outer contour.
  • the cylindrical outer contour is surrounded by a clamping device, which encloses the component and the partial section in a form-fitting manner and permanently, in particular releasably (for example for maintenance purposes), rotationally connected to one another.
  • the component and / or the subsection of the stabilizer can be made of a solid material or as a tubular component.
  • the clamping means may be provided on its inner circumferential surface with an elastic material, whereby it is achieved that, in particular radial, vibrations and shocks are transmitted via the clamping means from the partial section to the respective component of the actuator.
  • the clamping means may be formed as a sleeve.
  • This sleeve is provided on its inner circumferential surface with the elastic material, such as an elastomeric material.
  • the sleeve itself from an elastic material.
  • the sleeve can be arranged on the one hand via a press fit and on the other hand via a transition fit on the component or the subsection of the stabilizer. Instead of the transition fit, the sleeve can also be shrunk. It is also possible to press the sleeve on the output shaft of the transmission and provide a transition fit between the sleeve and the portion of the stabilizer. On the other hand, the use of press fit and transition fit can also be provided in reverse order.
  • the sleeve may alternatively or additionally on one side, so either positively connected to the respective component or the respective section and / or materially connected, preferably be welded.
  • the clamping element may also be designed as a screw-clamp, which may otherwise serve to support the portion of the stabilizer on an axle body.
  • a clamp is here a one- or multi-part connection possibility, which is attributable to this in the region of the damping element.
  • the clamp is, for example, releasably designed in the manner of a pipe clamp. In this clamp, the overlapping regions can be guided relative to each other, wherein both the component of the actuator and the corresponding section of the stabilizer are rotatably guided within the clamp.
  • an embodiment of the clamping element as a half-shell, such as a hinge, conceivable.
  • the positive connection between the respective component and the corresponding portion is a radially passing through these bolts, which is arranged between each receiving holes in the respective component and the corresponding portion and the bolt. Consequently, mutually aligned receiving bores are provided, for example, in the output shaft of the transmission and in this partially cross section for producing the elastic connection.
  • a bush made of an elastic material may be used, through which in turn a bolt is guided.
  • this type of connection can also be made by a plurality of bolts and bushings, which are offset for example in the axial direction to each other.
  • a damping element may additionally be arranged within the actuator housing, which is preferably arranged between the engine and the transmission and / or the output element.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a front view of a provided with an adjustable roll stabilizer chassis of a passenger vehicle
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a first arrangement according to the invention of a damping element between a component transmitting a torsional moment and a partial section of a stabilizer, wherein surfaces formed between these are wave-shaped
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a second arrangement according to the invention of a damping element between a component transmitting a torsional moment and a section of a stabilizer, wherein a positive connection between the respective component and the corresponding section is formed as a bolt penetrating radially therefrom.
  • a vehicle body 1 of a chassis 2 having a motor vehicle is called.
  • the chassis 2 has wheel suspensions 3 and 4, the links 5 and 6 are supported by struts 7 and 8 on the vehicle body 1.
  • an adjustable roll stabilizer 9 engages in each case on the wheel suspensions 3 and 4 with its ends. It is a divided into two sections 10 and 11 stabilizer 12 with an arranged between the sections 10 and 11 actuator 13th
  • this actuator 13 can be between the sections 10 and 11 generate different torsional moments, which can be varied depending on the driving conditions of the passenger vehicle between the vehicle body 1 and the chassis 2 forces and moments occurring.
  • Each of the sections 10 and 11 is rotatably guided via a body bearing 14 and 15 on the vehicle body 1.
  • the actuator 13 is shown in longitudinal section. This has an electric motor 17, a multi-stage planetary gear 18. These components are arranged in the interior of an actuator housing 20. On the output side, an output element 21 of the planetary gear 18 is connected together with an output shaft 22 via a first damping element 23 for damping both rotational and axial vibrations with the section 11. At its side facing away from the section 11 end face, the actuator housing 20 has a projection 24 which is connected via a second damping element 25 to the section 10. Also, this damping element 25 contributes to the damping of both rotational and axial vibrations. It is also possible to provide a damping element 23 or 25 only on the output shaft 22 or on the projection 24.
  • FIG. 3 shows a sectional representation of a first preferred exemplary embodiment of the invention, in which the output shaft 22 forms a wave-shaped surface 26 over a region of its longitudinal extension due to a recess. Between this wave-shaped surface 26 of the output shaft 22 and a complementarily shaped, wave-shaped surface 27 of the section 11, a first elastic element 28 adapted to these contours is arranged, which is present as an elastomeric element. This can be vulcanized to both surfaces 26 and 27 or only to one of these surfaces 26 or 27 or be inserted between the two surfaces 26 and 27.
  • the output shaft 22 and the partial output 11 is surrounded by a second elastic sleeve element 29, preferably in the form of an elastomer element, and a sleeve 30 enclosing this.
  • a second elastic sleeve element 29 preferably in the form of an elastomer element, and a sleeve 30 enclosing this.
  • the two components output shaft 22 and section 11 can be placed inside each other by inserting the elastic member 28. The previously pushed onto the section 11 sleeves 29, 30 are then pushed with the second elastic member 29 via this compound to complete the damping element and permanently connect the aforementioned components rigidly together.
  • This compound can transmit both axial and radial and rotational forces.
  • the sleeve 30 secures the connection.
  • the first elastic element 28 dampens axial and rotational vibrations and shocks between the two form-fitting partners.
  • the second elastic element 29, which is arranged between the sleeve 30 and the components dampens radial movements, which are transmitted primarily by the corresponding section 10 of the stabilizer 12. In this case, it is possible to deliver the actuator 13 as a preassembled subassembly without the subsections 10 and 11 of the stabilizer 12 and to complete the adjustable roll stabilizer 9 only during axle assembly.
  • Fig. 4 shows an embodiment in which the output shaft 22 and the section 11 are each tubular and concentric with each other. Both components together have an aligned through hole 31.
  • a first cylindrical, elastic element 34 is arranged between an inner circumferential surface 32 of the output shaft 22 and an outer circumferential surface 33 of the section 11, a first cylindrical, elastic element 34 is arranged.
  • second elastic element 35 which receives in its interior a bolt 36 which is fixed at its ends via heads 37 and 38 to the output shaft 22.
  • the positive connection produced by the radial through hole 31 and the bolt 36 can transmit both rotational and axial forces. Vibrations which are registered by the section 11 are effectively damped by the damping element 23 formed by means of the two elastic elements 34 and 35.

Abstract

Verstellbarer Wankstabilisator (9) für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs mit einem zwischen zwei Teilabschnitten (10,11) eines Stabilisators angeordneten Aktuator (13) mit einem Aktuatorgehäuse (20) und einem Abtrieb (21), der zur Erzeugung eines zwischen den Teilabschnitten wirkenden Torsionsmoments ausgebildet ist. Ein Dämpfungselement (23,25) ist außerhalb des Aktuators angeordnet.

Description

Verstellbarer Wankstabilisator für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft einen verstellbaren Wankstabilisator für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs mit einem zwischen zwei Teilabschnitten eines Stabilisators angeordneten Aktuator, der zur Erzeugung eines zwischen den Teilabschnitten wirkenden Torsionsmoments dient und mit zumindest einem der Teilabschnitte des Stabilisators über ein zwischenliegendes Dämpfungselement verbunden ist.
In Fahrwerken von Kraftfahrzeugen sind die Räder bzw. Radaufhängungen der jeweiligen Achse über Stabilisatoren untereinander und mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, um insbesondere bei Kurvenfahrten die aufgrund von Querbeschleunigungen auftretende Wankneigung des Fahrzeugaufbaus, also dessen Seitenneigung in kurvenäußere Richtung, zu reduzieren. Beim einseitigen Einfedern des Rades gegenüber dem Fahrzeugaufbau bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs übt der als Drehstabfeder ausgebildete Stabilisator, der an seinen Enden mit den Rädern bzw. Radaufhängungen verbunden ist, eine kopierende Bewegung auf das gegenüberliegende Rad bzw. die Radaufhängung aus. Daraus ergibt sich eine verminderte Seitenneigung. Durch gezielte Wankabstützungen an Vorder- und Hinterachse des Kraftfahrzeugs kann dessen Eigenlenkverhalten verbessert werden.
Bei einem einseitigen Einfedern einer der Räder bzw. Radaufhängungen z.B. aufgrund eines Schlaglochs oder einer Erhebung auf der Fahrbahn, wirkt sich die Kopierfunktion des Wankstabilisators in einer Wankbewegung des Fahrzeugs aus.
Durch einen Aktuator, der zwischen zwei Teilabschnitten eines geteilten Stabilisators angeordnet wird und diese zueinander verdrehen kann, können zusätzlich gezielte Stabilisierungsmomente erzeugt werden, was zu einer aktiven Veränderung von Wankbewegungen und damit einer Optimierung des Eigenlenk- und Lastwechselverhaltens des Fahrwerks führt. Der Aktuator besteht dabei häufig aus einem elektronisch geregelten Schwenkmotor, der zumeist als Hydraulikmotor oder als mit einem Übersetzungsgetriebe verbundenen Elektromotor ausgeführt ist. Die an den Teilabschnitten des Stabilisators erzielte Verstellung wird kontinuierlich an die jeweilige Fahrsituation angepasst, so dass eine Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus reduziert bzw. eine Wankbewegung vermindert werden kann.
Ein verstellbarer Wankstabilisator der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung ist aus der DE 10 2014 208 803 A1 bekannt. Dabei ist zwischen einer Ausgangswelle eines Getriebes eines Aktuators und einem Teilabschnitt des Stabilisators eine Dämpfungseinheit angeordnet. Zur Schaffung dieser Dämpfungseinheit ist die Ausgangswelle mit einem Außenstern verbunden, der das vom Aktuator erzeugte Torsionsmoment auf einen am entsprechenden Ende des Teilabschnitts angeordneten Innenstern überträgt. Beim Verdrehen eines der Sterne soll das Dämpfungsmaterial der Sterne auf Schub beansprucht werden und elastisch nachgeben, bis die Flanken der beiden Sterne aneinander anliegen. Darüber hinaus kann das Dämpfungsmaterial auch zwischen den Zahnflanken des Innen- und des Außensterns angeordnet sein. Die Dämpfungseinheit ist dabei innerhalb des Aktuator- gehäuses des Aktuators angeordnet. Anregungen in Form von Schwingungen aufgrund von Bewegungen des Rades können damit ungehindert über einen Teilabschnitt zum Gehäuse gelangen und störende Geräusche bewirken.
Ausgehend vom gattungsbildenden Stand der Technik soll der Einfluss von Schwingungen seitens der Räder bzw. Radaufhängungen auf den Aktuator reduziert werden.
Die Erfindung zeichnet sich durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs 1 aus. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Ein verstellbarer Wankstabilisator für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs weist einen zwischen zwei Teilabschnitten eines Stabilisators angeordneten Aktuator auf, der zur Erzeugung eines zwischen den Teilabschnitten wirkenden Torsionsmoments und somit deren Verdrehung zueinander in die eine oder andere Richtung dient. Der end- seitig mit den Radaufhängungen verbundene und am Fahrwerk oder dem Fahrzeug- aufbau gelagerte Wankstabilisator ist somit in zwei Teilabschnitte geteilt, wobei zwischen diesen der Aktuator angreift. Dabei ist der Aktuator mit zumindest einem der Teilabschnitte des Stabilisators über zumindest ein zwischenliegendes Dämpfungselement verbunden, wobei dieses Dämpfungselement außerhalb des Aktuators angeordnet ist.
Durch die Räder oder die Radaufhängung verursachte Störeinflüsse eingeleitet in den Wankstabilisator aufgrund von Radbewegungen, wie z.B. Schwingungen, wirken sich somit vorteilhafterweise nicht direkt auf den Aktuator aus, da diese von dem zumindest einen Dämpfungselement reduziert werden.
Das zumindest eine Dämpfungselement ist in Bezug zur Längsachse des Aktuators sowohl zur Dämpfung rotatorisch wirkender als auch axial wirkender Störeinflüsse ausgebildet. Somit wird mittels des Dämpfungselements erreicht, dass Stöße und zum Teil hochfrequente Schwingungsanregungen, z.B. durch Fahrbahnunebenheiten direkt und unvermindert über die Räder bzw. Radaufhängung und die Teilabschnitte des Stabilisators an den Aktuator weitergeleitet werden. Diese Schwingungsanregungen können im Aktuator und dort primär in einem Getriebe akustische Auffälligkeiten generieren. Neben der Verbesserung der akustischen Eigenschaften dieser Anordnung ergeben sich aufgrund dessen auch positive Auswirkungen auf die Lebensdauer und den Verschleiß der Aktuatorbauteile. Voraussetzung dafür ist, dass keine unmittelbare Verbindung zwischen einem jeweiligen Bauelement (Gehäuse oder Abtrieb) des Aktuators und dem Teilabschnitt des Stabilisators besteht. Der Dämpfungsgrad kann dabei mittels der Härte oder der Stärke des Dämpfungselements entsprechend den Anforderungen beeinflusst werden.
Wird der Aktuator im Rahmen der Herstellung des verstellbaren Wankstabilisators als vormontierte Einheit hergestellt, dann kann eine Verbindung zwischen Aktuator und dem jeweiligen Teilabschnitt des Stabilisators im Bereich des zumindest einen Dämpfungselements außerhalb des Aktuatorgehäuses bei der Montage der Bauteile am Fahrzeug bzw. Fahrwerk ausgeführt werden. Eine Verbindung zwischen Teilabschnitt und Aktuatorgehäuse sowie Abtrieb, die üblicherweise ausschließlich mittels einer Schweißverbindung erstellt wird, kann somit ersetzt werden. Im Rahmen der Erfindung ist unter dem„Aktuator" eine Baugruppe zu verstehen, welche zumindest einen in dem Aktuatorgehäuse aufgenommenen Motor umfasst, der für die Erzeugung eines Torsionsmoments vorgesehen ist. Der Motor liegt bevorzugt als Schwenkmotor vor und kann dabei als Hydraulikmotor oder vorzugsweise als Elektromotor gestaltet sein. Insbesondere im letztgenannten Fall ist ein Übersetzungsgetriebe innerhalb des Aktuatorgehäuses vorgesehen. Das Übersetzungsgetriebe wird durch den Rotor des Elektromotors angetrieben und besteht bevorzugt aus einer oder auch mehreren Übersetzungsstufen, insbesondere in Form einer oder mehrerer Planetengetriebestufen. Die Antriebsbewegung des Motors mit vergleichsweise geringem Drehmoment wird somit übersetzt, um am Abtrieb des Getriebes ausgangs des Aktuators ein hohes Drehmoment vorzusehen, welches auf den mit dem Abtrieb verbundenen Teilabschnitt wirkt. Der Teilabschnitt ist bevorzugt mittels eines vorgenannten Dämpfungselements mit dem Abtrieb verbunden. Vorzugsweise kann ein Übersetzungsverhältnis i von etwa 200 gewählt werden. Der Aktuator ist vorzugsweise etwa mittig der Längsrichtung der jeweiligen Fahrzeugachse angeordnet, wobei die Längsachse des Aktuators bevorzugt parallel zur Fahrzeugachse verläuft.
Das Dämpfungselement umfasst zumindest ein elastisches Element, welches zwischen den jeweiligen Teilabschnitten und dem Aktuator angeordnet ist. Bevorzugt ist das Dämpfungselement jedoch nicht als einzelnes separates Bauteil, sondern als ein den Aktuator und die jeweiligen Teilabschnitte des Wankstabilisators verbindender Bereich zu verstehen. Es ergibt sich aus dem jeweiligen Ende des Teilabschnitts, dem zumindest einen elastischen Element, dem jeweiligen Ende des Aktuators sowie einem Sicherungselement, welches den Bereich des Dämpfungselements in seiner Erstreckung begrenzt.
Im Sinne der Erfindung können die jeweiligen Teilabschnitte des Stabilisators jeweils als Drehstab ausgebildet sein, die etwa parallel zur Fahrzeugachse ausgebildet sind. Abseits des Aktuators ist eine Lagerung am Fahrwerk oder Fahrzeugaufbau vorgesehen. Abseits der Lagerung sind die Teilabschnitte bevorzugt in Richtung der Räder oder Radaufhängung gebogen und endseitig mit den Teilabschnitten, vorzugsweise mittels eines Lenkers und Gelenken mit den Rädern bzw. der Radaufhängung ver- bunden. Dabei kann der einzelne Teilabschnitt aus Vollmaterial oder als rohrförmiges Teil hergestellt sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist das zumindest eine Dämpfungselement zwischen zumindest einem Bauelement des Aktuators, das in Form des Aktuatorgehäuses und/oder als Abtrieb, auch Abtriebselement oder Abtriebswelle genannt, ausgebildet ist, und dem entsprechenden Teilabschnitt des Stabilisators vorgesehen. Dabei kann das zumindest eine Bauelement sowohl in Um- fangsrichtung als auch in axialer Richtung zumindest teilweise form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem entsprechenden Teilabschnitt verbunden sein. Das Dämpfungselement ist derart ausgebildet, dass ein elastisches Element zwischen den einander zugewandten Flächen des Bauelements und des Teilabschnitts angeordnet ist. Es sind unterschiedliche Ausführungsformen einer derartigen Verbindung von Bauelement und Teilabschnitt möglich. Die Flächen sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Sie können beispielsweise eben sein oder einer Kontur folgen, die im Schnitt betrachtet z.B. eine Wellenform (nach Art einer Sinuskurve, Dreiecks- oder Rechtkurve oder Kombinationen daraus) ausbildet. Das Bauelement und der Teilabschnitt des Stabilisators können komplementär zueinander ausgebildet sein, wobei deren einander zugewandte Flächen, zwischen denen das elastische Element vorgesehen ist, einander entsprechende Verläufe aufweisen.
Das elastische Element kann dabei als Element aus einem Elastomermaterial oder auch einem anderen elastischen Werkstoff ausgebildet sein oder auch als eine oder mehrere Kraftspeicher, z.B. in Form von Federn vorliegen. Zudem kann das elastische Element an eine der Flächen oder an beide Flächen anvulkanisiert oder in anderer Weise befestigt sein oder auch nur zwischen den Flächen eingelegt sein.
Weiterhin soll sich von einer ersten Fläche der Flächen, zwischen denen das elastische Element aufgenommen ist, ein über diese vorstehendes Anschlagselement erstrecken, welches zu einer zweiten Fläche der Flächen beabstandet endet. Dieser Anschlag soll dann bewirken, dass bei der Betätigung des Aktuators durch das Torsionsmoment ein dem Abstand entsprechender Verformungsweg überschritten wird. Der Anschlag soll mit anderen Worten verhindern, dass das zwischenliegende elastische Element überbeansprucht oder sogar zerstört wird.
In Weiterbildung der vorgenannten Anordnung bilden das Bauelement des Aktuators und der Teilabschnitt des Stabilisators im Bereich ihrer Verbindung bzw. im Bereich der Erstreckung des Dämpfungselements zusammen eine polygone oder zylindrische oder kegelige Außenkontur. Zudem ist die zylindrische Außenkontur von einem Spannmittel umgeben, die das Bauelement und den Teilabschnitt formschlüssig umschließt und dauerhaft, insbesondere lösbar (z.B. zu Wartungszwecken), verdrehfest miteinander verbindet. In dem Bereich, in dem die beispielsweise komplementären wellenförmigen Flächen vorgesehen sind, können das Bauelement und/oder der Teilabschnitt des Stabilisators aus einem Vollmaterial oder als rohrförmiges Bauelement hergestellt sein.
Bevorzugt kann das Spannmittel an seiner Innenmantelfläche mit einem elastischen Material versehen sein, wodurch erreicht wird, dass, insbesondere radiale, Schwingungen und Stöße über das Spannmittel von dem Teilabschnitt auf das jeweilige Bauelement des Aktuators übertragen werden. Das Spannmittel kann, wie weiterhin vorgesehen, als Hülse ausgebildet sein. Diese Hülse wird an ihrer Innenmantelfläche mit dem elastischen Material, wie beispielsweise einem Elastomermaterial, versehen. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Hülse selbst aus einem elastischen Material herzustellen. Die Hülse kann jeweils einerseits über eine Presspassung und andererseits über eine Übergangspassung auf dem Bauelement oder dem Teilabschnitt des Stabilisators angeordnet sein. Anstelle der Übergangspassung kann die Hülse auch aufgeschrumpft werden. Es ist auch möglich, die Hülse auf die Abtriebswelle des Getriebes aufzupressen und zwischen der Hülse und dem Teilabschnitt des Stabilisators eine Übergangspassung vorzusehen. Andererseits können die Verwendung von Presspassung und Übergangspassung auch in umgekehrter Anordnung vorgesehen sein.
Die Hülse kann alternativ oder zusätzlich einseitig, also entweder mit dem jeweiligen Bauelement oder dem jeweiligen Teilabschnitt formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein, vorzugsweise verschweißt sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Spannelement auch als verschraubbare Schelle ausgebildet sein, die im Übrigen zur Lagerung des Teilabschnitts des Stabilisators an einem Achskörper dienen kann. Eine Schelle ist hier eine ein- oder mehrteilige Verbindungsmöglichkeit, die im Bereich des Dämpfungselementes diesem zuzurechnen ist. Die Schelle ist bspw. nach Art einer Rohrschelle lösbar ausgebildet. In dieser Schelle können dabei die sich überlappenden Bereiche zueinander geführt sein, wobei sowohl das Bauelement des Aktuators als auch der entsprechende Teilabschnitt des Stabilisators drehbar innerhalb der Schelle geführt sind. Weiter alternativ kann auch eine Ausführung des Spannelements als Halbschale, wie z.B. als Scharnier, denkbar.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die formschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen Bauelement und dem entsprechenden Teilabschnitt als einen diese radial durchsetzenden Bolzen auszubilden, der jeweils zwischen Aufnahmebohrungen in dem jeweiligen Bauelement und dem entsprechenden Teilabschnitt und dem Bolzen angeordnet ist. Folglich sind zur Herstellung der elastischen Verbindung zueinander fluchtende Aufnahmebohrungen beispielsweise in der Abtriebswelle des Getriebes und in dem diese teilweise übergreifenden Teilabschnitt vorgesehen. In diese durchgehende Aufnahmebohrung kann eine aus einem elastischen Material hergestellte Buchse eingesetzt sein, durch die wiederum ein Bolzen geführt ist. Dabei kann diese Art der Verbindung auch durch mehrere Bolzen und Buchsen hergestellt sein, die beispielsweise in axialer Richtung zueinander versetzt sind.
Alternativ kann zusätzlich innerhalb des Aktuatorgehäuses ein Dämpfungselement angeordnet sein, welches bevorzugt zwischen Motor und Getriebe und/oder dem Abtriebselement angeordnet ist. Dadurch können zusätzlich Schwingungen innerhalb des Aktuators, bspw. hervorgerufen durch Flankenschlagen des Getriebes vermindert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 und der abhängigen Patentansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung verwiesen. Es zeigen:
Fig. 1 als schematische Darstellung eine Frontansicht auf ein mit einem verstellbaren Wankstabilisator versehenes Fahrwerk eines Personenkraftfahrzeugs,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Aktuator des Wankstabilisators,
Fig. 3 einen Längsdurchschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Anordnung eines Dämpfungselements zwischen einem ein Torsionsmoment übertragendes Bauelement und einem Teilabschnitt eines Stabilisators, wobei zwischen diesen ausgebildete Flächen wellenförmig ausgebildet sind, und
Fig. 4 einen Längsdurchschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Anordnung eines Dämpfungselements zwischen einem ein Torsionsmoment übertragendes Bauelement und einem Teilabschnitt eines Stabilisators, wobei eine formschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen Bauelement und dem entsprechenden Teilabschnitt als ein diese radial durchsetzender Bolzen ausgebildet ist.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeugaufbau 1 eines ein Fahrwerk 2 aufweisenden Kraftfahrzeugs bezeichnet. Das Fahrwerk 2 weist Radaufhängungen 3 und 4 auf, deren Lenker 5 und 6 über Federbeine 7 und 8 am Fahrzeugaufbau 1 abgestützt sind. Wie weiterhin aus der Darstellung hervorgeht, greift jeweils an den Radaufhängungen 3 und 4 mit seinen Enden ein verstellbarer Wankstabilisator 9 an. Es handelt sich dabei um einen in zwei Teilabschnitte 10 und 11 geteilten Stabilisator 12 mit einem zwischen den Teilabschnitten 10 und 11 angeordneten Aktuator 13. Mittels dieses Aktuators 13 lassen sich zwischen den Teilabschnitten 10 und 11 unterschiedliche Torsionsmomente erzeugen, wodurch in Abhängigkeit von den Fahrzuständen des Personenkraftfahrzeugs zwischen dem Fahrzeugaufbau 1 und dem Fahrwerk 2 auftretenden Kräfte und Momente variiert werden können. Jeder der Teilabschnitte 10 und 11 ist dabei drehbar über ein Aufbaulager 14 und 15 am Fahrzeugaufbau 1 geführt. Eine Steuereinrichtung 16, der beliebige Messwerte, wie zum Beispiel eine Querbeschleunigung oder ein Wandwinkel zugeführt werden, ist mit dem Aktuator 13 verbunden.
In der Fig. 2 ist der Aktuator 13 im Längsschnitt dargestellt. Dieser weist einen Elektromotor 17, ein mehrstufiges Planetengetriebe 18 auf. Diese Bauelemente sind im Inneren eines Aktuatorgehäuses 20 angeordnet. Abtriebsseitig ist ein Abtriebselement 21 des Planetengetriebes 18 gemeinsam mit einer Abtriebswelle 22 über ein erstes Dämpfungselement 23 zur Dämpfung sowohl rotatorischer als auch axialer Schwingungen mit dem Teilabschnitt 11 verbunden. An seiner vom Teilabschnitt 11 abgewandten Stirnseite weist das Aktuatorgehäuse 20 einen Ansatz 24 auf, der über ein zweites Dämpfungselement 25 mit dem Teilabschnitt 10 verbunden ist. Auch dieses Dämpfungselement 25 trägt zur Dämpfung sowohl rotatorischer als auch axialer Schwingungen bei. Es besteht auch die Möglichkeit, lediglich an der Abtriebswelle 22 oder an dem Ansatz 24 ein Dämpfungselement 23 bzw. 25 vorzusehen.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines ersten bevorzugten Ausgestaltungsbeispiels der Erfindung, bei dem die Abtriebswelle 22 über einen Bereich ihrer Längserstreckung aufgrund einer Ausnehmung eine wellenförmige Fläche 26 bildet. Zwischen dieser wellenförmigen Fläche 26 der Abtriebswelle 22 und einer komplementär dazu gestalteten, wellenförmigen Fläche 27 des Teilabschnitts 11 ist ein an diese Konturen angepasstes erstes elastisches Element 28 angeordnet, das als Elastomerelement vorliegt. Dieses kann an beide Flächen 26 und 27 oder nur an eine dieser Flächen 26 oder 27 anvulkanisiert oder auch zwischen beiden Flächen 26 und 27 eingelegt sein.
Zumindest in dem Bereich, in dem in den beiden vorgenannten Bauteilen die wellenförmigen Flächen 26 und 27 verlaufen, sind die Abtriebswelle 22 und der Teilab- schnitt 11 von einem zweiten elastischen Hülsenelement 29, bevorzugt in Form eines Elastomerelements, und einer dieses umschließenden Hülse 30 umgeben. Über die vorgenannten Konturen können die beiden Bauteile Abtriebswelle 22 und Teilabschnitt 11 unter Einfügen des elastischen Elements 28 ineinander gelegt werden. Die zuvor auf den Teilabschnitt 11 aufgeschobenen Hülsen 29, 30 werden anschließend mit dem zweiten elastischen Element 29 über diese Verbindung geschoben, um das Dämpfungselement zu komplettieren und die vorgenannten Bauteile dauerhaft biegesteif miteinander zu verbinden.
Diese Verbindung kann sowohl axiale als auch radiale sowie rotatorische Kräfte übertragen. Die Hülse 30 sichert die Verbindung. Das erste elastische Element 28 dämpft axiale und rotatorische Schwingungen und Stöße zwischen den beiden Formschlusspartnern. Darüber hinaus dämpft das zweite elastische Element 29, das zwischen der Hülse 30 und den Bauteilen angeordnet ist, radiale Bewegungen, die vorrangig von dem entsprechenden Teilabschnitt 10 des Stabilisators 12 übertragen werden. Dabei besteht die Möglichkeit, den Aktuator 13 als vormontierte Baugruppe ohne die Teilabschnitte 10 und 11 des Stabilisators 12 anzuliefern und erst bei der Achsmontage den verstellbaren Wankstabilisator 9 zu komplettieren.
Schließlich zeigt Fig. 4 eine Ausführungsform, bei der die Abtriebswelle 22 und der Teilabschnitt 11 jeweils rohrförmig und konzentrisch zueinander ausgebildet sind. Dabei weisen beide Bauteile gemeinsam eine fluchtende Durchgangsbohrung 31 auf. Zwischen einer Innenmantelfläche 32 der Abtriebswelle 22 und einer Außenmantelfläche 33 des Teilabschnitts 11 ist ein erstes zylindrisches, elastisches Element 34 angeordnet. Weiterhin durchsetzt die Durchgangsbohrung 31 ein als Buchse ausgebildetes, zweites elastisches Element 35, das in seinem Inneren einen Bolzen 36 aufnimmt, der an seinen Enden über Köpfe 37 und 38 an der Abtriebswelle 22 fixiert ist. Auch in diesem Fall kann die durch die radiale Durchgangsbohrung 31 und den Bolzen 36 hergestellte formschlüssige Verbindung sowohl rotatorische als auch axiale Kräfte übertragen. Schwingungen, die von dem Teilabschnitt 11 eingetragen werden, werden durch das mittels der beiden elastischen Elemente 34 und 35 gebildete Dämpfungselement 23 wirkungsvoll gedämpft. Bezugszeichen Fahrzeugaufbau
Fahrwerk
Radaufhängung
Radaufhängung
Lenker
Lenker
Federbein
Federbein
verstellbarer Wankstabilisator
Teilabschnitt
Teilabschnitt
Stabilisator
Aktuator
Aufbaulager
Aufbaulager
Steuereinrichtung
Elektromotor
Planetengetriebe
Drehwinkelsensor
Aktuatorgehäuse, Bauelement
Abtriebselement
Abtriebswelle
Dämpfungselement
wellenförmiger Ansatz
Dämpfungselement
wellenförmig verlaufende Fläche wellenförmig verlaufende Fläche elastisches Element
elastisches Element
Hülse
Durchgangsbohrung Innenmantelfläche Außenmantelfläche elastisches Element elastisches Element Bolzen
Kopf von 36
Kopf von 36

Claims

Patentansprüche
1. Verstellbarer Wankstabilisator (9) für ein Fahrwerk (2) eines Kraftfahrzeugs mit einem zwischen zwei Teilabschnitten (10, 11) eines Stabilisators (12) angeordneten Aktuator (13) mit einem Aktuatorgehäuse (20) und einem Abtriebselement (21), der zur Erzeugung eines zwischen den Teilabschnitten (10, 11 ) wirkenden Torsionsmoments dient, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dämpfungselement (23, 25) außerhalb des Aktuators (13) angeordnet ist.
2. Verstellbarer Wankstabilisator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dämpfungselement (23, 25) mittels eines elastischen Elements (28, 29) zur Dämpfung sowohl rotatorischer als auch axialer Störeinflüsse ausgebildet ist.
3. Verstellbarer Wankstabilisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Dämpfungselement (23, 25) zwischen zumindest einem Bauelement (20) des Aktuators (13), das insbesondere in Form des Aktuatorgehäu- ses (20) und/oder als Abtriebselement (22) ausgebildet ist, und dem entsprechenden Teilabschnitt (10, 11) des Stabilisators (12) vorgesehen ist, wobei das zumindest eine Bauelement (20) sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem entsprechenden Teilabschnitt (10,
11) verbunden ist, und wobei ein elastisches Element (28; 35) des Dämpfungselements (23, 25) zwischen den einander zugewandten Flächen (26, 27, 31 ) des jeweiligen Bauelements (20) und des entsprechenden Teilabschnittes (10, 11) angeordnet ist.
4. Verstellbarer Wankstabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement aus zumindest einem elastischen Element (28, 29, 34, 35) sowie einem Sicherungselement (30, 36) und den zugewandten Enden der Teilabschnitte (10, 11) gebildet ist.
5. Verstellbarer Wankstabilisator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement und der Teilabschnitt (10, 11) des Stabilisators (12) im Bereich ihrer Verbindung komplementär zueinander ausgebildet sind und deren einander zuge- wandte Flächen (26, 27), zwischen denen ein elastisches Element (28) des Dämpfungselements (23, 25) vorgesehen ist, einander entsprechende Verläufe aufweisen.
6. Verstellbarer Wankstabilisator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Bauelement des Aktuators (13) und der Teilabschnitt (10, 11) des Stabilisators (12) im Bereich ihrer Verbindung zusammen eine zylindrische Außenkontur bilden und die einander zugewandten Flächen (26, 27) in Längsrichtung wellenförmige Verläufe aufweisen, und dass die zylindrische Außenkontur von einem Spannmittel (30), insbesondere einer Hülse oder einer Schelle, umgeben ist.
7. Verstellbarer Wankstabilisator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (30) jeweils einerseits über eine Presspassung und andererseits über eine Übergangspassung auf dem Bauelement (22, 24) oder dem Teilabschnitt (10, 11) des Stabilisators (12) angeordnet ist.
8. Verstellbarer Wankstabilisator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement als Schelle ausgebildet ist, die im Übrigen zur Lagerung des Teilabschnitts des Stabilisators an einem Achskörper dient.
9. Verstellbarer Wankstabilisator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen Bauelement (22, 24) und dem entsprechenden Teilabschnitt (10, 11) als ein diese radial durchsetzender Bolzen (36) ausgebildet ist, wobei das elastische Element (35) jeweils zwischen Durchgangsbohrungen (31) in dem jeweiligen Bauelement (22, 24) und dem entsprechenden Teilabschnitt (10, 11) und dem Bolzen (36) angeordnet ist.
10. Verstellbarer Wankstabilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich innerhalb des Aktuatorgehäuses (20) ein Dämpfungselement angeordnet ist, welches bevorzugt zwischen Motor (17) und Getriebe (18) und/oder dem Abtriebselement (22) angeordnet ist.
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