DE102005031036A1 - Schwenkmotor für einen geteilten Kraftfahrzeugstabilisator - Google Patents
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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.
- 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.
- 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 Schwenkmotor1 ist in der Figur dargestellt, umfassend einen Elektromotor mit Stator8 und Rotor9 als Verstellantrieb und ein mechanisches Schwenkmotorgetriebe3 . Die Getriebeübersetzung des Schwenkmotorgetriebes3 ist konstant. Die Dynamik des Gesamtsystems ist dabei maßgeblich durch die Getriebeübersetzung, die Massenträgheit des Systems und die Torsionssteifigkeit der beiden Stabilisatorhälften5 ,5' gekennzeichnet. - Der Schwenkmotor
1 besitzt ein durch eine Trennfuge13 geteilt ausgebildetes Gehäuse. An einem ersten Gehäuseteil4 ist die eine Stabilisatorhälfte5 und an einem mit einem Getriebeabtriebselement verbundenen zweiten Gehäuseteil4' ist die andere Stabilisatorhälfte5' befestigt. Bruchteile der Stabilisatorhälften5 ,5' sind in der Figur gezeigt, woraus hervorgeht, dass die Stabilisatorhälften5 ,5' im Bereich ihrer Befestigung koaxial zum Schwenkmotor1 angeordnet sind. Die Drehmomentübertragung auf die Stabilisatorhälften5 ,5' erfolgt über eine geeignete Wellen-Nabenverbin dung, oder, wie gezeichnet, durch je eine Stoffschlussverbindung2 ,2' zwischen den Gehäuseteilen4 ,4' und den jeweilig zugehörigen Stabilisatorhälften5 ,5' . - Das Schwenkmotorgetriebe
3 umfasst zwei Gewindespindeln6 ,7 mit unterschiedlicher Gewindesteigung, wovon die erste Gewindespindel6 mit geringer Gewindesteigung vom Rotor9 des Elektromotors angetrieben wird und deren Spindelmutter10 , über eine Linearführung15 abgestützt, ihre translatorische Bewegung auf die zweite Gewindespindel7 mit größerer Gewindesteigung überträgt, die wiederum eine weitere, als Getriebeabtriebselement fungierende, Spindelmutter11 beaufschlagt, die ausschließlich rotatorisch beweglich mit dem zweiten Gehäuseteil4' über Wälzlager14 auf der zweiten Gewindespindel7 gelagert ist. Zusätzlich ist die weitere Spindelmutter11 drehfest mit dem zweiten Gehäuseteil4' verbunden, das ja wiederum drehfest mit der weiteren dazugehörigen Stabilisatorhälfte5' verbunden ist. Zur Übertragung der translatorischen Bewegung der Spindelmutter10 auf die zweite Gewindespindel7 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 Gehäuseteil4 eingebauten Stator8 mit innen befindlichem Rotor9 besitzt. Dazu ist der Stator8 als Hohlzylinder ausgebildet und an seinem Außenumfang mit dem ersten Gehäuseteil4 verbunden, das in diesem Bereich ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildet ist, an dessen Innenumfang die erste Gewindespindel6 , mittels Wälzlagern12 zentrisch, verdrehbar gelagert ist. Der Rotor9 ist, in Längsrichtung gesehen, axial und verdrehfest an einem Ende der ersten Gewindespindel6 angebracht. - Der Abtrieb des Schwenkmotorgetriebes
3 erfolgt über die weitere Spindelmutter11 , die als Getriebeabtriebselement drehfest mit dem zweiten Gehäuseteil4' und damit mit der Stabilisatorhälfte5' verbunden ist.
Claims (4)
- 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.
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