DE102005031036A1

DE102005031036A1 - Schwenkmotor für einen geteilten Kraftfahrzeugstabilisator

Info

Publication number: DE102005031036A1
Application number: DE200510031036
Authority: DE
Inventors: Reinhard Simkovics
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-07-02
Filing date: 2005-07-02
Publication date: 2007-01-25

Abstract

Nach der Erfindung besitzt ein geteilter Kraftfahrzeugstabilisator einen eingebauten Schwenkmotor zur Wankregelung, der mindestens aus einem Verstellantrieb aus Elektromotor und Schwenkmotorgetriebe und aus einem Gehäuse besteht. Dabei ist mindestens ein Gehäuseteil mit einem dazugehörigen Stabilisatorteil zur Drehmomentübertragung verbunden. Der Schwenkmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkmotorgetriebe mindestens zwei Gewindespindeln mit unterschiedlicher Gewindesteigung umfasst, wobei eine erste Gewindespindel mit geringerer Steigung vom Elektromotor angetrieben wird und deren Spindelmutter ihre translatorische Bewegung auf eine zweite Gewindespindel mit größerer Gewindesteigung überträgt. Die zweite Gewindespindel beaufschlagt wiederum eine weitere Spindelmutter, die ausschließlich rotatorisch beweglich im Gehäuse gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen geteilten Kraftfahrzeugstabilisator mit einem eingebauten elektrischen Schwenkmotor nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Es ist bereits bekannt, einen Kraftfahrzeugstabilisator in eine erste, der Aufhängung des linken Rades einer Fahrzeug-Achse zugeordnete Stabilisatorhälfte und in eine zweite, der Aufhängung des rechten Rades dieser Fahrzeug-Achse zugeordnete Stabilisatorhälfte zu unterteilen. Sind diese Stabilisatorhälften um deren gemeinsame Längsachse gegeneinander verdrehbar, kann gegenüber Fahrwerken mit einstückigem Stabilisator eine deutlich gesteigerte Wankstabilität erreicht werden, wenn zwischen den beiden Stabilisatorhälften ein geeigneter Schwenkmotor vorgesehen ist, der aufgrund einer geeigneten Ansteuerung diese Stabilisatorhälften bedarfsgerecht gegeneinander verdreht.

Ein elektromechanischer Schwenkmotor umfasst mindestens einen Elektromotor und ein mechanisches Getriebe. Damit erhält man einen Stabilisator, dessen beide Stabilisatorhälften, die durch den elektromechanischen Schwenkmotor miteinander verbunden sind, durch diesen gezielt zueinander verdreht werden können, damit ein gewünschtes Stabilisatormoment erzeugt wird, welches dann das Wanken des Fahrzeug-Aufbaus verhindert.

Bei elektrischen Schwenkmotoren mit Kurvenrollengetriebe zur Wankregelung wird dieses über eine vom Elektromotor angetriebene Gewindespindel durch deren Spindelmutter beaufschlagt. Die DE 102 33 499 A1 beschreibt einen geteilten Stabilisator mit einem solchen eingebauten elektrischen Schwenkmotor zur Wankregelung. Der Schwenkmotor besteht aus Elektromotor und Kurvenrollenuntersetzungsgetriebe. Ein solcher Schwenkmotor, mit einem schnell drehenden Elektromotor und einem Kurvenrollen untersetzungsgetriebe hoher Übersetzung, um ein hohes Stellmoment erreichen zu können, entwickelt ein bestimmtes Geräuschniveau aufgrund des auftretenden Spiels im Kurvenrollenuntersetzungsgetriebe. Die Alternativen, aufgrund der erforderlichen hohen Übersetzung, ein drei- bis vierstufiges Planetengetriebe oder ein Wolfromgetriebe, sind nicht einfach preiswert herzustellen.

Durch diese hohe Übersetzung von i = 100 bis i = 150 entsteht abtriebsseitig ein sehr hohes Trägheitsmoment, das sich in einer niedrigen Eigenfrequenz der Rotationsträgheiten auf den Stabilisatorhälften widerspiegelt, die im geforderten Arbeitsbereich des Schwenkmotors liegt. Bei mehrstufigen Planetengetrieben nimmt das Getriebespiel und die Länge mit jeder Stufe zu. Durch die hohe Übersetzung muss der Motor sehr schnell drehen und beschleunigen. Dadurch wird viel elektrische Leistung zur Beschleunigung der sich bewegenden Teile verbraucht.

Die bekannten Getriebe mit sehr hoher Übersetzung haben weiterhin den Nachteil eines schlechten, tendenziell mit zunehmender Übersetzung abnehmenden Wirkungsgrades.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator zur Wankregelung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei dem obige Nachteile vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.

Vorteilhafterweise kann ein solches Schwenkmotorgetriebe über den Gewindesteigungsunterschied zwischen erster und zweiter Gewindespindel mit einer sehr großen Übersetzung ausgestattet werden, was am Abtrieb ein großes Drehmoment bei geringer Drehzahl ergibt. Das quasi spielfrei bei geringer Reibung arbeitende Schwenkmotorgetriebe ist auch sehr geräuscharm.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind zum Beispiel dadurch gekennzeichnet, dass, die Spindelmutter mit der zweiten Gewindespindel fest verbunden oder einstückig ausgebildet ist. Dadurch entsteht ein einfacher Aufbau des Schwenkmotorgetriebes.

Wenn die Spindelmutter drehfest mit mindestens einem weiteren Gehäuseteil verbunden ist, das wiederum drehfest mit einem weiteren dazugehörigen Stabilisatorteil verbunden ist, wird der Kraftfluss zwischen den beiden Sabilisatorteilen auf einfache Weise für große Kräfte bzw. Drehmomente gewährleistet, was potentielle Versagensmöglichkeiten vermindert und hilft, die Herstellkosten gering zu halten. Kosteneinsparungen entstehen durch das einfache Getriebe mit hoher Übersetzung und durch den in wenigen Arbeitsschritten aufzubauenden Schwenkmotor mit einfachem Aufbau aus wenigen Teilen.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist mindestens ein Antrieb einer Gewindespindel als Kugelgewindetrieb ausgebildet. Ein solcher Spindelantrieb kann vorteilhafterweise spielfrei vorgespannt werden. Als Alternative können aber auch Planetengewinde- oder Trapezgewindespindeln oder vergleichbare Lineareinheiten eingesetzt werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. Dazu zeigt die einzige Figur in einer Schnittdarstellung einen erfindungsgemäßen elektrischen Schwenkmotor für einen Kraftfahrzeugstabilisator zum Verdrehen zweier Stabilisatorhälften gegeneinander.
Ein in einen geteilten Kraftfahrzeugstabilisator 5, 5' eingebauter elektrischer Schwenkmotor 1 ist in der Figur dargestellt, umfassend einen Elektromotor mit Stator 8 und Rotor 9 als Verstellantrieb und ein mechanisches Schwenkmotorgetriebe 3. Die Getriebeübersetzung des Schwenkmotorgetriebes 3 ist konstant. Die Dynamik des Gesamtsystems ist dabei maßgeblich durch die Getriebeübersetzung, die Massenträgheit des Systems und die Torsionssteifigkeit der beiden Stabilisatorhälften 5, 5' gekennzeichnet.
Der Schwenkmotor 1 besitzt ein durch eine Trennfuge 13 geteilt ausgebildetes Gehäuse. An einem ersten Gehäuseteil 4 ist die eine Stabilisatorhälfte 5 und an einem mit einem Getriebeabtriebselement verbundenen zweiten Gehäuseteil 4' ist die andere Stabilisatorhälfte 5' befestigt. Bruchteile der Stabilisatorhälften 5, 5' sind in der Figur gezeigt, woraus hervorgeht, dass die Stabilisatorhälften 5, 5' im Bereich ihrer Befestigung koaxial zum Schwenkmotor 1 angeordnet sind. Die Drehmomentübertragung auf die Stabilisatorhälften 5, 5' erfolgt über eine geeignete Wellen-Nabenverbin dung, oder, wie gezeichnet, durch je eine Stoffschlussverbindung 2, 2' zwischen den Gehäuseteilen 4, 4' und den jeweilig zugehörigen Stabilisatorhälften 5, 5'.
Das Schwenkmotorgetriebe 3 umfasst zwei Gewindespindeln 6, 7 mit unterschiedlicher Gewindesteigung, wovon die erste Gewindespindel 6 mit geringer Gewindesteigung vom Rotor 9 des Elektromotors angetrieben wird und deren Spindelmutter 10, über eine Linearführung 15 abgestützt, ihre translatorische Bewegung auf die zweite Gewindespindel 7 mit größerer Gewindesteigung überträgt, die wiederum eine weitere, als Getriebeabtriebselement fungierende, Spindelmutter 11 beaufschlagt, die ausschließlich rotatorisch beweglich mit dem zweiten Gehäuseteil 4' über Wälzlager 14 auf der zweiten Gewindespindel 7 gelagert ist. Zusätzlich ist die weitere Spindelmutter 11 drehfest mit dem zweiten Gehäuseteil 4' verbunden, das ja wiederum drehfest mit der weiteren dazugehörigen Stabilisatorhälfte 5' verbunden ist. Zur Übertragung der translatorischen Bewegung der Spindelmutter 10 auf die zweite Gewindespindel 7 sind diese fest miteinander verbunden.
Zur Wankregelung wird der Elektromotor bestromt, der dann sein Drehmoment an das Schwenkmotorgetriebe 3 abgibt. Der Elektromotor ist so ausgeführt, dass er einen im ersten Gehäuseteil 4 eingebauten Stator 8 mit innen befindlichem Rotor 9 besitzt. Dazu ist der Stator 8 als Hohlzylinder ausgebildet und an seinem Außenumfang mit dem ersten Gehäuseteil 4 verbunden, das in diesem Bereich ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildet ist, an dessen Innenumfang die erste Gewindespindel 6, mittels Wälzlagern 12 zentrisch, verdrehbar gelagert ist. Der Rotor 9 ist, in Längsrichtung gesehen, axial und verdrehfest an einem Ende der ersten Gewindespindel 6 angebracht.
Der Abtrieb des Schwenkmotorgetriebes 3 erfolgt über die weitere Spindelmutter 11, die als Getriebeabtriebselement drehfest mit dem zweiten Gehäuseteil 4' und damit mit der Stabilisatorhälfte 5' verbunden ist.

Claims

Geteilter Kraftfahrzeugstabilisator mit einem eingebauten Schwenkmotor (1) zur Wankregelung, der mindestens aus einem Verstellantrieb aus Elektromotor und Schwenkmotorgetriebe (3) und aus einem Gehäuse (4) besteht, wobei mindestens ein Gehäuseteil (4, 4') mit einem dazugehörigen Stabilisatorteil (5, 5') zur Drehmomentübertragung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenkmotorgetriebe (3) mindestens zwei Gewindespindeln (6, 7) mit unterschiedlicher Gewindesteigung umfasst, wobei eine erste Gewindespindel (6) mit geringerer Steigung vom Elektromotor angetrieben wird und deren Spindelmutter (10) ihre translatorische Bewegung auf eine zweite Gewindespindel (7) mit größerer Gewindesteigung überträgt, die wiederum eine als Getriebeabtriebselement wirkende weitere Spindelmutter (11) beaufschlagt, die ausschließlich rotatorisch beweglich gelagert ist.
Geteilter Kraftfahrzeugstabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (10) mit der zweiten Gewindespindel (7) fest verbunden oder einstückig ausgebildet ist.
Geteilter Kraftfahrzeugstabilisator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Spindelmutter (11) drehfest mit mindestens einem weiteren Gehäuseteil (4') verbunden ist, das wiederum drehfest mit einem weiteren dazugehörigen Stabilisatorteil (5') verbunden ist.
Geteilter Kraftfahrzeugstabilisator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Antrieb einer Gewindespindel (6, 7) als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist.