WO2023179930A1

WO2023179930A1 - Aktuatoreinrichtung für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2023179930A1
Application number: PCT/EP2023/051084
Authority: WO
Inventors: Peter Hofmann
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2023-01-18
Publication date: 2023-09-28
Also published as: DE102022202908A1

Abstract

Eine Aktuatoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Gehäuse (6) und ein demgegenüber um eine Rotationsachse (11) drehbar gelagertes Abtriebselement (9), wobei dem Abtriebselement (9) eine Dichtung (12) zur Abdichtung eines Innenraums des Gehäuses (6) gegenüber einer äußeren Umgebung zugeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass dem Abtriebselement (9) ein ringförmiges inneres Dichtelement (20) und dem Gehäuse (6) ein ringförmiges äußeres Dichtelement (30) zugeordnet ist, wobei sich die Dichtelemente (20, 30) in einer axialen Projektion bereichsweise überlappen und unter Bildung wenigstens eines umlaufenden Dichtbereichs (33a, 33b, 33c, 34a, 34b; 35a, 35b, 35c, 36) berühren.

Description

Aktuatoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Aktuatoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Weiterhin betrifft die Erfindung eine Dichtung für eine Aktuatoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 17.

Aus der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere der Fahrwerkstechnik, ist es bekannt, das Roll- bzw. Wankverhalten von Kraftfahrzeugen mittels sogenannter Wankstabilisatoren zu beeinflussen. Im Grundaufbau handelt es sich hierbei um eine im Wesentlichen C-förmige Drehstabfeder, die im mittigen Bereich drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert ist und deren äußere, sich gegenüberliegende Enden mittels Koppelelementen, sogenannten Pendelstützen, jeweils mit einer Radaufhängung gekoppelt sind. Durch diese Konstruktion sorgt der Wankstabilisator dafür, dass die Karosserie des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt nicht nur an der kurvenäußeren Seite einfedert (bedingt durch die Zentrifugalkraft), sondern dass zudem das kurveninnere Rad etwas abgesenkt wird. Wankstabilisatoren verbessern die Spurtreue des Fahrzeugs und vermindern die seitliche Neigung des Fahrzeugaufbaus (Wanken), wodurch Kurvenfahrten sicherer und komfortabler werden.

Zur weiteren Steigerung der Fahrzeugstabilität sowie des Fahrkomforts ist es bekannt, derartige Wankstabilisatoren verstellbar auszuführen. Der Wankstabilisator umfasst dann eine Aktuatoreinrichtung und ist beispielsweise in zwei mit Hilfe der Aktuatoreinrichtung um eine Rotationsachse relativ zueinander verdrehbare Stabilisatorabschnitte geteilt. Durch Verdrehung der Stabilisatorabschnitte zueinander wird eine Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt erzeugt oder einer durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt entgegengewirkt. Aus dem Stand der Technik sind verstellbare Wankstabilisatoren bekannt, deren Aktuatoreinrichtung einen Elektromotor aufweist, der zur Erzielung geeigneter Drehzahlen bzw. Drehmomente mit einem mechanischen Getriebe, insbesondere in Bauform eines mehrstufigen Planetengetriebes in Antriebsverbindung steht. In diesem Zusammenhang sei allgemein beispielhaft auf DE 10 2016 219 399 A1 verwiesen. Zum Einsatz kommende Aktuatoreinrichtungen können im Betrieb des Fahrzeugs feuchter Witterung wie Regen oder allgemein Nässe ausgesetzt sein. Für ein mecha- tronisches System wie eine Aktuatoreinrichtung besteht die Gefahr, dass Feuchtigkeit in das Gehäuse der Aktuatoreinrichtung eindringt und Komponenten in deren Funktion beeinträchtigt oder diese dauerhaft beschädigt. Entsprechend ist eine zuverlässige und langlebige Abdichtung des Innenraumes des Gehäuses gegenüber der äußeren Umgebung der Aktuatoreinrichtung von hoher Bedeutung. Eine Aktuatoreinrichtung mit einer Dichtung zur Abdichtung des Innenraums des Gehäuses mit Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus DE 10 2020 208 851 A1 bekannt.

Bei aus dem Stand der Technik vorbekannten Aktuatoreinrichtungen treten im betrieblichen Einsatz - beeinflusst durch mechanische Belastungen, die Einbausituation, die konstruktive Gestaltung der Aktuatoreinrichtung (zumeist handelt es sich um ein mehrstufiges Planetengetriebe, das über einen Elektromotor mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, unterschiedlichem Drehmoment, häufiger Drehrichtungsumkehr angetrieben wird) - neben der reinen Rotation des Abtriebselements um die Rotationsachse auch weitere Bewegungen des Abtriebselements gegenüber dem Gehäuse auf. Es kann sich dabei um translatorische Bewegungen (Verschiebungen in Axialrichtung, Verschiebungen in Radialrichtung, beispielsweise bedingt durch auf die Aktuatoreinrichtung insgesamt wirkende Querkräfte) und/oder um rotatorische Bewegungen (Rotation um eine zur Rotationsachse senkrechte Drehachse, beispielsweise bedingt durch von Biegung) handeln.

Sämtlichen Bewegungen des Abtriebselements, die von dessen (reiner) Rotation um die Rotationsachse abweichen, ist gemein, dass sie die geometrischen Verhältnisse, insbesondere Abstände zwischen Abtriebselement und Gehäuse verändern. Bei Abdichtungskonzepten wie aus dem Stand der Technik vorbekannt, bei denen als Hauptdichteinrichtung ein Radialwellendichtring zum Einsatz kommt, dessen Dichtlippen in radialer Richtung gegenüber einer mantelförmigen Lauffläche des Abtriebselements abdichten, können diese Bewegungen leicht zur Undichtigkeit der Dichtung führen, was nachteilig ist. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aktuatoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art anzugeben, welche die genannten Nachteile überwindet, insbesondere soll eine Aktuatoreinrichtung angegeben werden, deren Dichtheit auch bei betriebsbedingten Bewegungen des Abtriebselements, die von einer reinen Drehung um die Rotationsachse abweichen, gewährleistet werden kann und damit eine höhere Robustheit aufweist. Daneben soll eine entsprechende Dichtung angegeben werden.

Die Aufgabe wird zunächst gelöst durch eine Aktuatoreinrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 . Es handelt sich dabei um eine Aktuatoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Gehäuse und ein demgegenüber um eine Rotationsachse drehbar gelagertes Abtriebselement, das sich insbesondere zum Stellen eines Stabilisatorabschnitts des Wankstabilisators eignet. Dem Abtriebselement ist eine Dichtung zur Abdichtung eines Innenraums des Gehäuses gegenüber einer äußeren Umgebung zugeordnet. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Aktuatoreinrichtung dadurch aus, dass dem Abtriebselement ein ringförmiges inneres Dichtelement und dem Gehäuse ein ringförmiges äußeres Dichtelement zugeordnet ist, wobei sich die Dichtelemente in einer axialen Projektion bereichsweise überlappen und unter Bildung wenigstens eines umlaufenden Dichtbereichs berühren.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aus dem Stand der Technik bekannte Aktuatoreinrichtungen herkömmlicherweise mit einer Dichtung am Abtriebselement ausgestattet sind, die als Radialwellendichtung ausgeführt sind. Derartige Dichtungen benötigen zur Erzielung der angestrebten Dichtheit einen exakten Rundlauf zwischen Welle (Abtriebselement) und Gehäuse. Entsprechend kann die Dichtung auf äußere Kraft- oder Momenteneinflüsse, die eine Verformung zwischen Abtriebselement und Gehäuse verursachen, nicht oder nur in begrenztem Maße reagieren. Trotz einer im Dichtsystem vorhandenen Vorspannung tritt dann leicht eine Leckage auf, die wiederum zu einer Zerstörung oder zumindest einer erheblichen Beeinträchtigung der Lebensdauer der Aktuatoreinrichtung führen kann. Indem erfindungsgemäß dem Abtriebselement und dem Gehäuse jeweils ringförmige Dichtelemente zugeordnet sind, die sich in einer axialen Projektion bereichsweise überlappen und unter Bildung wenigstens eines umlaufenden Dichtbereichs berühren, wird eine in axialer Richtung wirkende Dichtung geschaffen. Der wenigstens eine umlaufende Dichtbereich liegt dabei - bei Betrachtung in axialer Richtung - zwischen den Dichtelementen. Bedingt durch das axiale Dichtprinzip ergibt sich der Vorteil, dass auch bei Einnahme einer exzentrischen - also von der zentrischen abweichenden - Position des Abtriebselements gegenüber dem Gehäuse eine angestrebte Dichtheit gewährleistet werden kann. Die Aktuatoreinrichtung weist also eine verbesserte konzentrische Unempfindlichkeit bezüglich ihres Dichtsystems auf. Die Konstruktion erlaubt eine einfache Montage der Dichtung bei geringem Gewicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Aktuatoreinrichtung ist deren Dichtung derart gestaltet, dass die Dichtelemente (des Abtriebselements und des Gehäuses) im umlaufenden Dichtbereich eine in Axialrichtung wirkende Dichtkraft aufeinander ausüben. Dies lässt sich auf unterschiedliche Weise erreichen.

Vorteilhaft weist eines der Dichtelemente zumindest eine sich in radialer Richtung erstreckende ringförmige Dichtfläche auf. Diese Gestaltung ermöglicht, dass der Dichtbereich, der sich aus der Berührung der beiden Dichtelemente ergibt, seine Position zumindest in gewissen Grenzen verändern kann, womit gewisse Positionsungenauigkeiten des Abtriebselements ausgeglichen werden können.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Aktuatoreinrichtung beruht die Dichtkraft auf einer Vorspannung, die durch eine teilweise Verformung eines der Dichtelemente aufgebracht wird. Mit anderen Worten, im Einbauzustand ist eines der Dichtelemente zumindest teilweise verformt, wobei die dadurch entstehende Rückstellkraft das Dichtsystem vorspannt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich die Dichtelemente in wenigstens einem umlaufenden Dichtbereich berühren. Zur Erzielung einer erhöhten Abdichtwirkung ist vorteilhaft vorgesehen, dass sich die Dichtelemente in mehreren umfänglichen Dichtbereichen berühren. Das Vorhandensein mehrerer Dichtbereiche erschwert einen Medieneintritt, da ein betreffendes Medium nicht nur einen, sondern entsprechend mehrere der Dichtbereiche überwinden muss, um in den Innenraum des Gehäuses eintreten zu können.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Aktuatoreinrichtung bildet entweder das äußere Dichteiement oder das innere Dichtelement eine umfängliche Nut aus, in welche das jeweils andere Dichtelement, also entweder das innere Dichtelement oder das äußere Dichtelement, radial teilweise hineinragt, insbesondere in diese eingreift. Auf diese Weise ist mit konstruktiv einfachen Mitteln eine Dichtung geschaffen, die an mehreren Seiten und/oder Dichtbereichen wirken kann, womit auf noch zu erläuternde Weise verschiedene Vorteile erreicht werden können. Durch das Vorhandensein einer Nut, in welche das jeweils andere Dichtelement radial teilweise hineinragt, insbesondere eingreift, ist auf konstruktiv einfache Weise eine Labyrinth- Dichtung geschaffen, die einen Medieneintritt wirksam verhindern kann. Unterschiedliche Gestaltungen dieses Prinzips sind denkbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das die umfängliche Nut ausbildende Dichtelement zwei axial voneinander beabstandete, zueinander parallele Dichtflächen auf. Entsprechend ragt das jeweils „andere Dichtelement“ radial teilweise in einen zwischen den zueinander parallelen Dichtflächen liegenden Bereich der Nut ein. Es versteht sich, dass diese Art der Gestaltung der Dichtung - zumindest in gewissen Grenzen - eine radiale Beweglichkeit des einen Dichtelements gegenüber dem anderen Dichtelement ermöglichen kann.

Eine erhöhte Dichtwirkung lässt sich erzielen, indem das die umfängliche Nut ausbildende Dichtelement das andere Dichtelement, also das in die umfängliche Nut teilweise hineinragende Dichtelement, unter Bildung mehrerer Dichtbereiche axial beidseitig berührt. Das Vorhandensein mehrerer Dichtbereiche erschwert dabei einen Medieneintritt. Zudem sorgt eine axial beidseitige Berührung des Dichtelements innerhalb des die Nut ausbildenden Dichtelements auf vorteilhafte Weise für einen Kräfteausgleich, somit im Idealfall für eine Aufhebung der in Axialrichtung wirkenden Kräfte, so dass die Dichtelemente trotz einer im Dichtsystem herrschenden Vorspannung kraftfrei gegenüber dem Gehäuse bzw. dem Abtriebselement sind. Hinsichtlich der weiteren Gestaltung eines Dichtelements mit einer umfänglichen Nut sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass ein Dichtelement zwei axial benachbarte in Bezug auf die Rotationsachse gleichachsig angeordnete Ringkörper umfasst, die derart geformt sind, dass zwischen diesen ein die umfängliche Nut ausbildender Ringraum entsteht. Entsprechend könnte das betreffende Dichtelement zweiteilig gestaltet sein, nämlich aus zwei Ringkörpern gebildet sein.

Zur Erzielung einer leichten Montierbarkeit sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Aktuatoreinrichtung vor, dass die zwei ein Dichtelement bildenden Ringkörper vorteilhaft miteinander verbunden sind, insbesondere indem diese formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden, besonders bevorzugt miteinander verklipst sind.

Eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit lässt sich erzielen, wenn es sich bei den Ringkörpern um Gleichteile oder zumindest um Ähnlichteile handelt, die in Bezug auf eine radiale Trennebene spiegelbildlich zueinander ausgerichtet sind.

Die im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommenden Dichtelemente können zur Erzielung deren Funktion unterschiedlich gestaltet und aus unterschiedlichem Material hergestellt sein. Eine bevorzugte Weiterbildung der Aktuatoreinrichtung sieht vor, dass das in die umfängliche Nut bereichsweise aufgenommene Dichtelement aus einem elastischen Material, vorzugsweise einem elastomeren Kunststoff gefertigt ist.

Vorteilhaft weist das in die umfängliche Nut bereichsweise aufgenommene Dichtelement abschnittsweise einen in Bezug auf dessen radiale Erstreckung wellenförmigen Verlauf auf, insbesondere um mit jedem Wellenberg, insbesondere im Kontaktbereich mit dem anderen Dichtelement, einen umlaufenden Dichtbereich zu bilden.

Vorteilhaft liegen axial beidseits des in die umfängliche Nut bereichsweise aufgenommenen Dichtelements etwa gleich viele umlaufende Dichtbereiche vor. Eine solche Gestaltung lässt sich insbesondere erzielen, wenn das entsprechende Dichtelement einen in Bezug auf dessen radiale Erstreckung wellenförmigen Verlauf aufweist, wie zuvor beschrieben. Mit Vorliegen von axial beidseits etwa gleich vielen Dichtbereichen kann auf vorteilhafte Weise eine Vielzahl von Dichtbereichen sowie ein Kräftegleichgewicht in axialer Richtung erzielt werden, wobei sich die zwischen den Dichtelementen wirkenden Dichtkräfte aufheben und entsprechend keine Reaktionskräfte auf das Gehäuse oder das Abtriebselement wirken.

Alternativ oder ergänzend zu einem wellenförmigen Verlauf kann vorgesehen sein, dass an dem in die umfängliche Nut bereichsweise aufgenommenen Dichtelement zumindest ein vorzugsweise umlaufender Vorsprung ausgebildet ist. Ein oder mehrere derartiger Vorsprünge können beispielsweise dazu dienen, einen umlaufenden Dichtbereich auszubilden. In diesem Fall berührt der umlaufende Vorsprung das die Nut ausbildende Dichtelement, wobei es bei entsprechender Gestaltung des Vorsprungs denkbar ist, dass dieser im Einbauzustand - bedingt durch eine Verformung - vorgespannt ist, um die jeweils erforderliche Dichtkraft aufzubringen.

Die vorliegende Erfindung kommt an einer Aktuatoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Aktuatoreinrichtung weist dabei das Gehäuse eine zylindrische Grundform auf und nimmt eine, insbesondere einen Elektromotor und ein mehrstufiges Planetengetriebe umfassende, Antriebseinheit auf, die mit dem Abtriebselement in Antriebsverbindung bringbar ist.

Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Dichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 17. Es handelt sich dabei um eine Dichtung für eine Aktuatoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Aktuatoreinrichtung der zuvor beschriebenen Art. Erfindungsgemäß weist die Dichtung auf: ein gehäuseseitiges ringförmiges äußeres Dichtelement und ein abtriebsseitiges ringförmiges inneres Dichtelement, wobei die Dichtelemente in Bezug auf eine Rotationsachse eines Abtriebselements der Aktuatoreinrichtung gleichachsig angeordnet sind, sich in einer axialen Projektion bereichsweise überlappen und unter Bildung wenigstens eines umlaufenden Dichtbereichs berühren. Die erfindungsgemäße Dichtung weist vorteilhaft weitere Merkmale auf, die bereits im Zusammenhang mit der Aktuatoreinrichtung beschrieben wurden. Auf die entsprechenden Erläuterungen wird daher zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Daraus ergeben sich auch weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen verstellbaren Wankstabilisator in schematischer perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 eine Aktuatoreinrichtung eines verstellbaren Wankstabilisators in vereinfachter Schnittdarstellung,

Fig. 3 eine Dichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in teilweiser Schnittdarstellung,

Fig. 4 einen Teil der Dichtung aus Fig. 3 in axialer Draufsicht,

Fig. 5 eine Dichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in teilweiser Schnittdarstellung.

In Figur 1 ist ein für sich gesehen bekannter, verstellbarer Wankstabilisator 1 in schematischer, perspektivischer Darstellung gezeigt. Der verstellbare Wankstabilisator 1 ist Teil eines nicht vollständig gezeigten Fahrwerks eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs. Der verstellbare Wankstabilisator 1 ist Teil einer Achse des Kraftfahrzeugs, beispielsweise kann bzw. können eine Vorderachse und/oder Hinterachse des Kraftfahrzeugs mit dem verstellbaren Wankstabilisator ausgestattet sein.

Wie Figur 1 zeigt, sind ein linkes Rad 4a und ein auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite angeordnetes rechtes Rad 4b jeweils über eine Radaufhängung 5a bzw. 5b mit einem (nicht dargestellten) Fahrzeugaufbau verbunden. Rad 4a und Radaufhängung 5a bzw. Rad 4b und Radaufhängung 5b bilden somit jeweils eine Einheit und sind jeweils an ein Ende eines zugehörigen Stabilisatorabschnitts 3a bzw. 3b des verstellbaren Wankstabilisators 1 gekoppelt. Der linke Stabilisatorabschnitt 3a und der rechte Stabilisatorabschnitt 3b sind fahrzeugmittig über eine als im Wesentlichen zylindrischer Körper dargestellte Aktuatoreinrichtung 2 miteinander verbunden.

Auf für sich gesehen bekannte Weise ist der verstellbare Wankstabilisator 1 um eine Rotationsachse 11 drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert. Die in Figur 1 vereinfacht als zylindrischer Körper dargestellte Aktuatoreinrichtung 2 umfasst ein in Bezug auf die Rotationsachse 11 im Wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse, in welchem ein Elektromotor sowie ein damit antriebsverbundenes mehrstufiges Planetengetriebe angeordnet sind. Über den Elektromotor und das mehrstufige Planetengetriebe stehen die Stabilisatorabschnitte 3a und 3b in Antriebsverbindung zueinander. Bei stehendem Elektromotor sind die beiden Stabilisatorabschnitte 3a, 3b über den stehenden Elektromotor und das damit antriebsverbundene mehrstufige Planetengetriebe starr miteinander verbunden. Durch Betrieb des Elektromotors lassen sich die Stabilisatorabschnitte 3a, 3b abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors um die Rotationsachse 11 gegeneinander verdrehen. So lässt sich der Wankstabilisator 1 auf für sich gesehen bekannte Weise verstellen.

Figur 2 zeigt eine Aktuatoreinrichtung 2 in vereinfachter Schnittdarstellung, welche Teil eines wie beispielsweise in Figur 1 gezeigten verstellbaren Wankstabilisators sein kann. Die Aktuatoreinrichtung 2 umfasst ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 6, das sich konzentrisch zu einer Rotationsachse 11 erstreckt. Jeweils endseitig sind ein linker Stabilisatorabschnitt 3a und ein rechter Stabilisatorabschnitt 3b angeordnet, wobei der linke Stabilisatorabschnitt 3a drehfest mit dem Gehäuse 6 verbunden ist, während der rechte Stabilisatorabschnitt 3b drehbar gegenüber dem Gehäuse gelagert ist. Dazu ist der rechte Stabilisatorabschnitt 3b an einem Abtriebselement 9 befestigt, beispielsweise mit diesem verschweißt oder verschraubt, das über ein Wälzlager 10 um die Rotationsachse 11 drehbar gegenüber dem Gehäuse 6 gelagert ist.

In dem Gehäuse 6 der Aktuatoreinrichtung 2 sind weiterhin ein Elektromotor 7 sowie ein mehrstufiges, in diesem Fall dreistufiges Planetengetriebe 8 angeordnet. Der Elektromotor ? steht mit dem dreistufigen Planetengetriebe 8 in Antriebsverbindung und treibt über eine (nicht näher bezeichnete) Motorabtriebswelle ein der ersten Pia- netenstufe zugeordnetes Sonnenrad des dreistufigen Planetengetriebes 8 an. Das dreistufige Planetengetriebe 8 übersetzt eine vom Elektromotor 7 bereitgestellte Antriebsdrehzahl auf eine vielfach geringere Abtriebsdrehzahl am Abtriebselement 9, das ein Planetenträger der dritten Stufe des dreistufigen Planetengetriebes 8 ist — oder zumindest mit diesem in Antriebsverbindung steht. Aus dem geschilderten Aufbau ist ersichtlich, dass sich abhängig vom Betriebszustand des Elektromotors 7 die Stabilisatorabschnitte 3a und 3b gegeneinander um die Rotationsachse 11 verdrehen lassen, um auf diese Weise einen mit der Aktuatoreinrichtung 2 ausgestatteten Wankstabilisator (vgl. Fig. 1 ) zu verstellen.

Die Aktuatoreinrichtung 2 kann im Betrieb des damit ausgestatteten Fahrzeugs feuchter Witterung wie Regen oder allgemein Nässe ausgesetzt sein. Für ein me- chanotrisches System wie die Aktuatoreinrichtung 2 besteht dann die Gefahr, dass Feuchtigkeit in das Gehäuse 6 der Aktuatoreinrichtung 2 eindringt und Komponenten in deren Funktion beeinträchtigt und/oder diese dauerhaft beschädigt. Entsprechend ist eine zuverlässige und langlebige Abdichtung eines Innenraums 24 des Gehäuses 6 gegenüber einer äußeren Umgebung 25 der Aktuatoreinrichtung 2 von hoher Bedeutung für eine hohe Lebensdauer und zuverlässige Funktion der Aktuatoreinrichtung 2. Zu diesem Zweck ist die Aktuatoreinrichtung 2 mit einer Dichtung 12 ausgestattet.

Die in Figur 2 durch das Bezugszeichen 12 angedeutete, nicht näher dargestellte Dichtung 12 dichtet den Innenraum 24 der Aktuatoreinrichtung 2 gegenüber der äußeren Umgebung 25 ab. Die - in Fig. 2 nur schematisch angedeutete - Dichtung 12 befindet sich dazu axial außerhalb des Wälzlagers 10 und erstreckt sich umlaufend um die Rotationsachse 11 in einem zwischen Abtriebselement 9 und Gehäuse 6 verlaufenden Ringraum.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Dichtung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Teilschnitt (Fig. 3) entlang der Rotationsachse 11 und in einer Teildarstellung in axialer Draufsicht (Fig. 4). Figur 5 zeigt ein weiteres (anderes) Ausführungsbeispiel einer Dichtung 12 wieder in einem Teilschnitt entlang der Rotationsachse 11 . Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Dichtung 12 einer Aktuatoreinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht im Wesentlichen aus zwei Bauteilen. Es handelt sich dabei um ein dem Abtriebselement 9 zugeordnetes ringförmiges inneres Dichtelement 20 und ein dem Gehäuse 6 zugeordnetes ringförmiges äußeres Dichtelement 30. Das äußere Dichtelement 30 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei Ringkörpern 31 und 32. Die beiden Ringkörper 31 und 32 sind axial benachbart und bezogen auf die Rotationsachse 11 gleichachsig (koaxial) angeordnet. Wie zeichnerisch angedeutet, sind die beiden Ringkörper 31 und 32 miteinander verbunden, nämlich miteinander verklipst. Die beiden Ringkörper 31 und 32 sind grundsätzlich gleich aufgebaut (hier: Ähnlichteile), und in Bezug auf eine radiale Trennebene des Dichtelements 30 spiegelbildlich zueinander ausgerichtet. Im gezeigten, zusammengebauten Zustand bildet das äußere Dichtelement 30 an einem nach innen weisenden umlaufenden Vorsprung eine umfängliche Nut 39 aus. Die Nut 39 befindet sich damit zwischen einem vom Ringkörper 31 nach innen ragenden umlaufenden Vorsprung und einem vom Ringkörper 32 nach innen ragenden umlaufenden Vorsprung und wird außen (außenumfänglich) von der äußeren Mantelfläche des Dichtelements 30 begrenzt.

Das die umfängliche Nut 39 ausbildende Dichtelement 30 weist zwei axial voneinander beabstandete, zueinander parallele, einander zugewandte Dichtflächen 37, 38 auf. Zur Verstärkung der umlaufenden Nut 39 sind eine Vielzahl von Stegen 13 am Dichtelement 30 ausgebildet, die wie in Fig. 4 angedeutet, gleichwinklig über den Umfang des Dichtelements 30 verteilt sind und sich jeweils von einem radial äußeren Ende des zweiten Ringkörpers 32 (bzw. gleichermaßen des ersten Ringkörpers 31 , der in Fig. 4 nicht zu sehen ist, da verdeckt) zu einem radial inneren Randbereich des zweiten Ringkörpers 32 strahlenartig erstrecken und so die beiden die umlaufende Nut 39 bildenden Vorsprünge am ersten Ringkörper 31 und am zweiten Ringkörper 32 verstärken. Die Stege 13 weisen eine vom radial äußeren Bereich zum radial inneren Bereich hin abnehmende axiale Tiefe auf (wie in Fig. 3 zu sehen).

Das aus dem ersten Ringkörper 31 und dem zweiten Ringkörper 32 gebildete äußere Dichtelement 30 ist aus Kunststoff gefertigt. An seinem Außenumfang liegt das äuße- re Dichtelement 30 am Gehäuse 6 an, insbesondere ist es in das Gehäuse 6 in axialer Richtung eingepresst. Eine wie gezeigte Abkantung an den axialen Enden des äußeren Dichtelements 30 (oder alternativ eine Abrundung) erleichtert dessen Einführung vor dem Einpressvorgang.

Das ringförmige innere Dichtelement 20 ist aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gefertigt und weist im in Figur 3 gezeigten Schnitt in etwa eine T-Form auf. Das innere Dichtelement 20 ist entlang eines radial inneren Abschnitts auf das Abtriebselement 9 aufgepresst und liegt umfänglich an diesem an. Im axial mittigen Bereich des inneren Dichtelements 20 ragt eine Membran 21 radial nach außen ab, die sich umfänglich um die Rotationsachse 11 erstreckt. In Bezug auf deren radiale Erstreckung weist die Membran einen wellenförmigen Verlauf auf, indem sich das Material der Membran 21 in Bezug auf eine radiale Mittelebene von dieser in axialer Richtung wellenförmig hebt und senkt. Die Membran 21 ragt in die umfängliche Nut 29 des äußeren Dichtelements 30 in radialer Richtung ein und füllt diese teilweise aus. An jedem zum Ringkörper 31 weisenden Wellenberg der Membran 21 berührt diese den Ringkörper 31 , um jeweils einen umlaufenden Dichtbereich 33a, 33b, 33c zu bilden. An jedem dem Ringkörper 32 zugewandten Wellenberg der Membran 21 berührt diese den Ringkörper 32, um jeweils einen umlaufenden Dichtbereich 34a, 34b zu bilden.

Aus der voranstehenden Erläuterung geht hervor, dass sich das innere Dichtelement 20 und das äußere Dichtelement 30 in einer axialen Projektion - nämlich im Nutbereich der umfänglichen Nut 39 - bereichsweise überlappen und gemäß dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel in insgesamt 5 umlaufenden Dichtbereichen 33a, 33b, 33c, 34a, 34b berühren. Das ringförmige innere Dichtelement 20 befindet sich im gezeigten Zustand, insbesondere im Bereich der in die umfängliche Nut 39 hineinragenden Membran 21 , in einem verformten Zustand, der darauf beruht, dass eine axiale Breite der umfänglichen Nut 39 zumindest geringfügig kleiner ist als eine axiale Erstreckung der Membran 21 in deren - hier nicht gezeigten - unverformten Zustand außerhalb der Nut 39, welche die Membran 21 an den gegenüberliegenden Wellenbergen axial zusammendrückt. Im gezeigten Einbauzustand steht die Membran 21 des inneren Dichtelements 20 entsprechend unter Vorspannung, wodurch an den umlaufenden fünf Dichtbereichen 33a, 33b, 33c sowie 34a, 34b jeweils eine in Axialrichtung wirkende Dichtkraft gegenüber den ringförmigen Dichtflächen 37, 38 des ersten Ringkörpers 31 bzw. zweiten Ringkörpers 32 ausgeübt wird.

Die fünf umfänglichen Dichtbereiche 33a, 33b, 33c, 34a, 34b befinden sich auf axial gegenüberliegenden Seiten der Membran 21 des inneren Dichtelements 20. Die in axialer Richtung entgegengesetzt wirkenden Dichtkräfte der Dichtbereiche 33a, 33b, 33c gegenüber den an den Dichtbereichen 34a, 34b wirkenden Kräften heben sich in Summe auf. Entsprechend sind das innere Dichtelement 20 und das äußere Dichtelement 30 frei von axialen Reaktionskräften gegeneinander, obwohl sich die Dichtung 12 in einem vorgespannten Zustand befindet. Durch das Vorhandensein der fünf Dichtbereiche wird ein Medieneintritt durch die Dichtung 12 an fünf unterschiedlichen Stellen verhindert.

Da eine erfindungsgemäße, mit einer wie zuvor beschriebenen Dichtung, ausgestattete Aktuatoreinrichtung, insbesondere im Anwendungsfall eines verstellbaren Wankstabilisators für ein Kraftfahrzeug, in Bezug auf das Abtriebselement 9 nur verhältnismäßig geringe Verdrehwinkel, insbesondere nur Teildrehungen unterhalb von 45°, insbesondere unter 30° aufweist, treten an den auf diese Weise gebildeten Dichtbereichen 33a, 33b, 33c sowie 34a, 34b nur verhältnismäßig kleine Wege und Geschwindigkeiten zwischen den beteiligten Dichtpartnern auf. Die wellenförmige Membran 21 kommt in der umlaufenden Nut 39 des äußeren Dichtelements 30 labyrinthartig zur Wirkung. Ein am Nuteingang befindliches Medium hätte vielfache Dichtbereiche zu überwinden, um von der äußeren Umgebung 25 in den Innenraum 24 des Gehäuses 6 zu gelangen.

Figur 5 zeigt eine Dichtung 12, die bei einer Aktuatoreinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einsatz kommen kann. Diese Dichtung 12 weist einen grundsätzlich vergleichbaren Aufbau auf, wie die anhand der Figuren 3 und 4 bereits erläuterten Dichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Er- findung. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei daher nachfolgend lediglich auf unterscheidende Merkmale eingegangen.

Bei der Dichtung 12 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ragt in einem axial mittigen Bereich des inneren Dichtelements 20 eine Membran 22 nach außen ab. Auch die Membran 22 erstreckt sich umfänglich um die Rotationsachse 11 und ragt in eine vom äußeren Dichtelement 30 gebildete umfängliche Nut 39 ein. Die Membran 22 ist in diesem Fall jedoch nicht wellenförmig (in Bezug auf deren radiale Erstreckung) ausgebildet, sondern erstreckt sich in Bezug auf die Radialrichtung geradlinig von der Rotationsachse 11 weg. An der Membran 22 sind vier Vorsprünge 23 ausgebildet, die sich jeweils umfänglich um die Rotationsachse 11 erstrecken und schräg zum ersten Ringkörper 31 hin abragen. Jeder der umlaufenden Vorsprünge 23 berührt die am ersten Ringkörper 31 des äußeren Dichtelements 30 ausgebildete Dichtfläche 37, um dort jeweils einen umlaufenden Dichtbereich 35a, 35b, 35c pro Vorsprung 23 zu bilden. Auf der dem zweiten Ringkörper 32 des äußeren Dichtelements 30 zugewandten Seite liegt die Membran 22 flächig an, um auch dort einen umlaufenden Dichtbereich 36 zu bilden.

In dem in Figur 5 gezeigten Einbauzustand befinden sich die Vorsprünge 23 in einem verformten Zustand, der sich daraus ergibt, dass eine axiale Breite der umfänglichen Nut 39 zumindest geringfügig kleiner ist als eine axiale Breite der Membran 22 im nicht eingebauten Zustand, also außerhalb der umfänglichen Nut 39. Die aus der Verformung bedingten Rückstellkräfte der vier Vorsprünge 23 bewirken, dass an den Dichtbereichen 35a, 35b, 35c sowie 36 jeweils eine in Axialrichtung wirkende Dichtkraft ausgeübt wird. Da die Membran 22 axial beidseitig in der umfänglichen Nut 39 abgestützt wird, heben sich die Dichtkräfte zum ersten Ringkörper 31 gegenüber den Dichtkräften zum zweiten Ringkörper 32 in Summe auf, wodurch die Dichtung 12 trotz des Vorspannungszustands frei von axialen Kräften zwischen dem inneren Dichtelement 20 und dem äußeren Dichtelement 30 ist. Eine am Nuteingang angedeutete Abrundung am Material des ersten Ringkörpers 31 und des zweiten Ringkörpers 32 kann dazu beitragen, dass das Material des inneren Dichtelements 20 auch bei geringfügigen axialen Bewegungen des Abtriebselements 9 gegenüber dem Gehäuse 6 frei von Beschädigungen bleibt. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ragen, wie zuvor erläutert, die an der Membran 22 ausgebildeten Vorsprünge 23 schräg und ausschließlich zum ersten Ringkörper 31 hin ab. Es sei angemerkt, dass es gemäß einer davon abweichenden, zeichnerisch nicht dargestellten Ausgestaltung möglich wäre, die Membran 22 beidseitig, also nicht nur zum ersten Ringkörper 31 hin, sondern auch zum zweiten Ringkörper 32 hin, mit Vorsprüngen zu versehen, die dann entsprechend schräg zum zweiten Ringkörper 32 hin abragen und die am zweiten Ringkörper 32 ausgebildete Dichtfläche berühren, um umlaufende Dichtbereiche (entsprechend der Dichtbereiche 35a, 35b, 35c) zu bilden. In Bezug auf eine durch die Membran verlaufende Radialebene könnte diese insofern symmetrisch ausgebildet sein, indem auf beiden Seiten der Membran gleich viele, gleich gestaltete Vorsprünge vorhanden sind.

Insgesamt ist mit der Aktuatoreinrichtung gemäß den gezeigten Ausführungsbeispielen eine Möglichkeit der Gehäuseabdichtung geschaffen, die auch bei hoher mechanischer Belastung - und dadurch bedingter translatorischer und/oder rotatorischer Positionsveränderung des Abtriebselements - eine sichere Abdichtung der Aktuatoreinrichtung über die Lebensdauer gewährleistet. Durch das Axialdichtprinzip können Lageänderungen des Abtriebselements ausgeglichen werden, zugleich gewährleistet das verhältnismäßig einfache Konstruktionsprinzip von Nut und Membran eine einfache Herstellbarkeit.

Bezugszeichen verstellbarer Wankstabilisator

Aktuatoreinrichtung a, 3b Stabilisatorabschnitt a, 4b Rad a, 5b Radaufhängung

Gehäuse

Elektromotor mehrstufiges Planetengetriebe

Abtriebselement 0 Wälzlager 1 Rotationsachse 2 Dichtung 3 Steg 0 inneres Dichtelement 1 Membran 2 Membran 3 Vorsprünge 4 Innenraum 5 äußere Umgebung 0 äußeres Dichtelement 1 erster Ringkörper 2 zweiter Ringkörper 3a..c umlaufender Dichtbereich 4a.. b umlaufender Dichtbereich 5a..c umlaufender Dichtbereich 6 umlaufender Dichtbereich 7 Dichtfläche 8 Dichtfläche 9 umfängliche Nut

Claims

Patentansprüche

1 . Aktuatoreinrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Wankstabilisator (1 ) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend ein Gehäuse (6) und ein demgegenüber um eine Rotationsachse (11) drehbar gelagertes Abtriebselement (9), wobei dem Abtriebselement (9) eine Dichtung (12) zur Abdichtung eines Innenraums (24) des Gehäuses (6) gegenüber einer äußeren Umgebung (25) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abtriebselement (9) ein ringförmiges inneres Dichtelement (20) und dem Gehäuse (6) ein ringförmiges äußeres Dichtelement (30) zugeordnet ist, wobei sich die Dichtelemente (20, 30) in einer axialen Projektion bereichsweise überlappen und unter Bildung wenigstens eines umlaufenden Dichtbereichs (33a, 33b, 33c, 34a, 34b; 35a, 35b, 35c, 36) berühren.

2. Aktuatoreinrichtung (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente (20, 30) im umlaufenden Dichtbereich (33a, 33b, 33c, 34a, 34b; 35a, 35b, 35c, 36) eine in Axialrichtung wirkende Dichtkraft aufeinander ausüben.

3. Aktuatoreinrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eines des Dichtelemente (30) zumindest eine sich in radialer Richtung erstreckende ringförmige Dichtfläche (37, 38) aufweist.

4. Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkraft auf einer Vorspannung beruht, die durch eine teilweise Verformung eines der Dichtelemente (20) aufgebracht wird.

5. Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtelemente (20, 30) in mehreren umfänglichen Dichtbereichen (33a, 33b, 33c, 34a, 34b; 35a, 35b, 35c, 36) berühren.

6. Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder das äußere Dichtelement (30) oder das innere Dichtelement eine umfängliche Nut (39) ausbildet, in welche das jeweils andere Dichtelement (20), also entweder das innere Dichtelement (20) oder das äußere Dichtelement, radial teilweise hineinragt.

7. Aktuatoreinrichtung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die umfängliche Nut (39) ausbildende Dichtelement (30) zwei axial voneinander be- abstandete, zueinander parallele Dichtflächen (37, 38) aufweist.

8. Aktuatoreinrichtung (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die umfängliche Nut (39) ausbildende Dichtelement (30) das andere Dichtelement (20), also das in die umfängliche Nut (39) teilweise hineinragende Dichtelement (20), unter Bildung mehrerer Dichtbereiche (33a, 33b, 33c, 34a, 34b; 35a, 35b, 35c, 36) axial beidseitig berührt.

9. Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtelement (30) zwei axial benachbarte in Bezug auf die Rotationsachse (11 ) gleichachsig angeordnete Ringkörper (31 , 32) umfasst, die derart geformt sind, dass zwischen diesen ein die umfängliche Nut (39) ausbildender Ringraum entsteht.

10. Aktuatoreinrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkörper (31 , 32) miteinander verbunden sind, insbesondere indem diese form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden, besonders bevorzugt miteinander verklipst sind.

11 . Aktuatoreinrichtung (2) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Ringkörpern (31 , 32) um Gleichteile handelt, die in Bezug auf eine radiale Trennebene spiegelbildlich zueinander ausgerichtet sind.

12. Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das in die umfängliche Nut (39) bereichsweise aufgenommene Dichtelement (20) aus einem elastischen Material, vorzugsweise einem elastomeren Kunststoff gefertigt ist.

13. Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das in die umfängliche Nut (39) bereichsweise aufgenommene Dich- telement (20) abschnittsweise einen in Bezug auf dessen radiale Erstreckung wellenförmigen Verlauf aufweist, insbesondere um mit jedem Wellenberg einen umlaufenden Dichtbereich (33a, 33b, 33c, 34a, 34b) zu bilden.

14. Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass axial beidseits des in die umfängliche Nut (39) bereichsweise aufgenommenen Dichtelements (20) etwa gleich viele umlaufende Dichtbereiche (33a, 33b, 33c, 34a, 34b) vorliegen.

15. Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem in die umfängliche Nut (39) bereichsweise aufgenommenen Dichtelement (20) zumindest ein vorzugsweise umlaufender Vorsprung (23) ausgebildet ist.

16. Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) eine zylindrische Grundform aufweist und eine, insbesondere einen Elektromotor (7) und ein mehrstufiges Planetengetriebe (8) umfassende, Antriebseinheit aufnimmt, die mit dem Abtriebselement (9) in Antriebsverbindung bringbar ist.

17. Dichtung (12) für eine Aktuatoreinrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Aktuatoreinrichtung (2) nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend ein gehäuseseitiges ringförmiges äußeres Dichtelement (30) und ein abtriebsseitiges ringförmiges inneres Dichtelement (20), wobei die Dichtelemente (20, 30) in Bezug auf eine Rotationsachse (11) eines Abtriebselements (9) der Aktuatoreinrichtung (2) gleichachsig angeordnet sind, sich in einer axialen Projektion bereichsweise überlappen und unter Bildung wenigstens eines umlaufenden Dichtbereichs (33a, 33b, 33c, 34a, 34b; 35a, 35b, 35c, 36) berühren.