DE102008046588A1

DE102008046588A1 - Aktiver Kraftfahrzeugstabilisator

Info

Publication number: DE102008046588A1
Application number: DE102008046588A
Authority: DE
Inventors: Timo Anderten; Wolfgang Schmidt; Johann Kettenberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen aktiven Stabilisator für ein Kraftfahrzeug. Dieser koppelt zwei Räder einer Fahrzeugachslinie und besteht aus einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil und aus einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil, sowie aus einem die Stabilisatorteile koppelnden Aktuator, zur Steuerung der Seitenneigung des Kraftfahrzeugs durch Verspannen der Stabilisatorteile gegeneinander. Dabei erstreckt sich jedes Stabilisatorteil von einem dem Aktuator zugeordneten Anschluss zu einem dem Rad zugeordneten Anschluss und mindestens ein Stabilisatorteil ist über mindestens ein weiteres Federelement mit dem Aktuator verbunden, das sich radial um den Aktuator erstreckt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Federelement einerseits mit dem dem Aktuator zugeordneten Anschluss des Stabilisatorteils und andererseits mit dem Gehäuse des Aktuators verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen aktiven Stabilisator für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Es ist bereits ein aktiver Stabilisator für ein Kraftfahrzeug bekannt, der zwei Räder einer Fahrzeugachslinie koppelt und der aus einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil und aus einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil, sowie aus einem die Stabilisatorteile koppelnden Aktuator besteht. Der Aktuator steuert die Seitenneigung des Kraftfahrzeugs durch Verspannen der Stabilisatorteile gegeneinander. Jedes Stabilisatorteil erstreckt sich von einem dem Aktuator zugeordneten Anschluss zu einem dem Rad zugeordneten Anschluss. Einen solchen Stabilisator beschreibt die DE 199 30 444 C2 .
Aktive Stabilisatoren für aktive Wankstabilisierungssysteme besitzen unter anderem aufgrund des im Bereich zwischen den Stabilisatorlagern platzierten Schwenkantriebes eine gegenüber konventionellen Stabilisatoren erhöhte Stabilisator-Steifigkeit. Die für den Schwenkantrieb benötigte Länge steht nicht für die Drehfederwirkung zur Verfügung. Aufgrund der durch den Schwenkantrieb induzierten Lasten muss üblicherweise der für die Federwirkung verfügbare Stabilisatoranteil auch noch steifer zur Beherrschung der Betriebsspannungen ausgeführt werden.
Bei Stabilisatoren mit eingebautem Aktuator ist also die tordierbare wirksame Länge eingeschränkt gegenüber herkömmlichen Stabilisatoren ohne Aktuator.
Die Drehfederrate der Stabilisatorhälften von aktiven Stabilisatoren, die ein Maß für den Fahrkomfort darstellt, ist größer als bei konventionellen Fahrwerken, das heißt nicht der gesamte Funktionsvorteil durch das Auftrennen des konventionellen Stabilisators kann beim aktiven Stabilisator genutzt werden.
Die WO 2007/114018 A1 und die DE 44 42 223 C2 beschreiben bereits Wege zur Vermeidung dieser Nachteile. Hier wird der Stabilisator zur Vergrößerung der federnden Länge in den Schwenkantrieb hinein gezogen. Dies führt jedoch zu Nachteilen bei der Gestaltung des Schwenkantriebs bezüglich dem radialen Bauraumbedarf und dem dann auftretenden Massenträgheitsmoment der Aktuatorik.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nach der Erfindung besteht ein aktiver Stabilisator für ein Kraftfahrzeug, der zwei Räder einer Fahrzeugachslinie koppelt, aus einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil und aus einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil, sowie aus einem die Stabilisatorteile koppelnden Aktuator, zur Steuerung der Seitenneigung des Kraftfahrzeugs durch Verspannen der Stabilisatorteile gegeneinander. Dabei erstreckt sich jedes Stabilisatorteil von einem dem Aktuator zugeordneten Anschluss zu einem dem Rad zugeordneten Anschluss und mindestens ein Stabilisatorteil ist über mindestens ein weiteres Federelement mit dem Aktuator verbunden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Federelement einerseits mit dem dem Aktuator zugeordneten Anschluss des Stabilisatorteils und andererseits mit dem Gehäuse des Aktuators verbunden ist und sich um den Aktuator herum erstreckt.
Das hat den Vorteil, dass das Stabilisatorteil bei gleicher Belastung um einen größeren Weg ausgelenkt wird und somit die Unterdrückung der Wankbewegung weicher gestaltet werden und feiner abgestimmt werden kann. Die Lebensdauer des Stabilisators kann erhöht werden. Durch die Möglichkeit, Stabilisatoren mit kleinerem Durchmesser verwenden zu können, wird das Fahrzeuggewicht verringert und die Herstellkosten für den Stabilisator sind geringer. Außerdem ergeben sich größere Freiheiten für die Anordnung des Stabilisators im Fahrzeug.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das weitere Federelement und das mit ihm verbundene Stabilisatorteil einteilig ausgeführt. Des Weiteren sind das weitere Federelement und das mit ihm verbundene Stabilisatorteil bezüglich deren Längsachsen konzentrisch miteinander verbunden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse des Aktuators einen größeren Außendurchmesser besitzt als das dem Aktuator zugeordnete Ende des Stabilisatorteils, das mit dem weiteren Federelement verbunden ist und dass dieses und/oder das Stabilisatorteil in Richtung des Getriebes aufgeweitet ist, insbesondere im wesentlichen glocken- oder hohlkegelstumpf- oder hohlzylinderartig, wodurch der Außendurchmessersprung unter Bildung eines Hohlraums im Federelement und/oder im mit diesem verbundenen Stabilisatorteil überbrückt wird.
Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, dass der Hohlraum im weiteren Federelement und/oder im mit diesem verbundenen Stabilisatorteil den Aktuatorantrieb aufnimmt. Wenn der federnde Anteil einer Stabilisatorhälfte dadurch verlängert wird, dass er sich im wesentlichen rohrförmig um den Aktuatorantrieb herum erstreckt, kann bei geringem Bauraumbedarf eine niedrigere Drehfederrate erzielt werden. Idealerweise wird die federnde Wirkung im rohrförmigen, sich radial um den Aktuator erstreckenden Bereich durch eingebrachte Öffnungen erhöht. Durch diese Öffnungen können auch Energie- und Steuerungszuführungselemente, zum Beispiel elektrische Kabel, pneumatische oder hydraulische Medienzuführung durchgeführt werden.
Besonders leicht und optimal an die auftretende Belastung angepaßt wird der aktive Stabilisator, wenn die Wandstärke des weiteren Federelements mit zunehmendem Außendurchmesser abnimmt, insbesondere entsprechend eines konstanten, durch das Federelement übertragbaren, maximalen Drehmoments.
Besonders einfach aufgebaut und in seiner Torsionssteifigkeit an die auftretende Belastung anzupassen ist der aktive Stabilisator, wenn das weitere Federelement oben genannte Öffnungen als Außenwanddurchbrüche besitzt, insbesondere an dessen Umfang regelmäßig verteilte Schlitze in Richtung dessen Längsachse.
Durch mindestens einen Außenwanddurchbruch kann dann vorteilhafterweise mindestens eine Leitung in den Hohlraum hinein geführt werden, insbesondere zur Energiezuführung und/oder Steuerung des Motors und/oder des Getriebes.
Für einen elektrisch angetriebenen Aktuator bietet es sich an, das weitere Federelement um den Elektromotor herum direkt an das Getriebegehäuse zu schweißen. Hierdurch kann der Getriebedurchmesser möglichst groß gewählt werden, was vorteilhaft für die betriebsfeste Auslegung des hoch beanspruchten Getriebes ist. Der Elektromotor kann mit kleinem Durchmesser und großer Länge in den Hohlraum des weiteren Federelements hineingebaut werden, was vorteilhaft für ein geringes Trägheitsmoment ist und somit ein optimales Störübertragungsverhalten aufweist.
Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschreibt die nachfolgende Beschreibung mit der zugehörigen Zeichnung. Es zeigen:
1: Eine räumliche Darstellung eines aktiven Stabilisators für ein Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung und
2: eine weitere Ausführungsform eines aktiven Stabilisators gemäß der Erfindung als Teilschnitt im Bereich des Aktuators.
1 zeigt einen aktiven Stabilisator für ein Kraftfahrzeug, zur Koppelung von zwei nicht gezeichneten Rädern einer Fahrzeugachslinie. Ein erstes Stabilisatorteil 1 ist dem einen Rad zugeordnet und ein zweites Stabilisatorteil 2 ist dem anderen Rad zugeordnet. Die beiden Stabilisatorteile 1, 2 sind Federelemente und gekoppelt durch einen Aktuator 3, mit einem Elektromotorantrieb 12 und nachfolgendem Untersetzungsgetriebe, zur Steuerung der Seitenneigung des Kraftfahrzeugs durch Verspannen der Stabilisatorteile 1, 2 gegeneinander. Jedes Stabilisatorteil 1, 2 erstreckt sich von einem dem Aktuator 3 zugeordneten Anschluss 4, 5 zu einem dem Rad zugeordneten Anschluss 6, 7, und das erste Stabilisatorteil 1 ist über mindestens ein weiteres Federelement 14 mit dem Gehäuse 13 des Untersetzungsgetriebes des Aktuators 3 verbunden. So ist das weitere Federelement 14 einerseits mit dem dem Aktuator 3 zugeordneten Anschluss 4 des ersten Stabilisatorteils 1, bezüglich deren Längsachsen 8 konzentrisch, und andererseits mit dem Gehäuse 13 des Aktuators 3 verbunden.
Das Gehäuse 13 des Untersetzungsgetriebes des Aktuators 3 besitzt einen größeren Außendurchmesser als das dem Aktuator 3 zugeordnete Ende 4 des ersten Stabilisatorteils 1, das mit dem weiteren Federelement 14 verbunden ist. Aus diesem Grund ist das erste Stabilisatorteil 1 in Richtung des Gehäuses 13 des Aktuators 3 im wesentlichen glockenartig aufgeweitet, wodurch der Außendurchmessersprung unter Bildung eines Hohlraums 15 im Federelement 14 überbrückt wird. Wie auch 2 zeigt, nimmt dieser Hohlraum 15 den Elektromotor 12 des Aktuatorantriebs auf. Hier, in 2, ist das weitere Federelement 14 im wesentlichen glockenartig aufgeweitet und so gestaltet, dass dessen Wandstärke mit zunehmendem Außendurchmesser abnimmt und so dimensioniert, dass durch das Federelement 14 ein konstantes maximales Drehmoment übertragen werden kann, bei möglichst geringem Gewicht und größtmöglicher elastischer Verformung. Außerdem besitzt das weitere Federelement 14 Schlitze 16 in Richtung dessen Längsachse 8, die ebenfalls die elastische Verformbarkeit erhöhen und durch die eine Stromversorgungsleitung 17 für den Elektromotor 12 in den Hohlraum 15 hinein geführt ist. Zusätzlich zeigt 2, dass das weitere Federelement 14 mit dem Stabilisatorteil 1 einteilig ausgeführt ist, was die Herstellung einer Verbindung erübrigt. Der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes ist mit dem anderen Stabilisatorteil 2 verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19930444 C2 [0002]
- WO 2007/114018 A1 [0006]
- DE 4442223 C2 [0006]

Claims

Aktiver Stabilisator für ein Kraftfahrzeug, zur Koppelung von zwei Rädern einer Fahrzeugachslinie, mit einem dem einen Rad zugeordneten ersten Stabilisatorteil (1) und mit einem dem anderen Rad zugeordneten zweiten Stabilisatorteil (2), sowie mit einem die Stabilisatorteile (1, 2) koppelnden Aktuator (3) zur Steuerung der Seitenneigung des Kraftfahrzeugs durch Verspannen der Stabilisatorteile (1, 2) gegeneinander, wobei jedes Stabilisatorteil (1, 2) sich von einem dem Aktuator (3) zugeordneten Anschluss (4, 5) zu einem dem Rad zugeordneten Anschluss (6, 7) erstreckt und mindestens ein Stabilisatorteil (1, 2) über mindestens ein weiteres Federelement (14) mit dem Aktuator (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Federelement (14) einerseits mit dem dem Aktuator (3) zugeordneten Anschluss (4, 5) des Stabilisatorteils (1, 2) und andererseits mit dem Gehäuse (13) des Aktuators (3) verbunden ist und sich radial um den Aktuator (3) herum erstreckt.
Aktiver Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Federelement (14) und das mit ihm verbundene Stabilisatorteil (1, 2) einteilig ausgeführt sind.
Aktiver Stabilisator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Federelement (14) und das mit ihm verbundene Stabilisatorteil (1, 2) bezüglich deren Längsachsen (8) konzentrisch miteinander verbunden sind.
Aktiver Stabilisator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) des Aktuators (3) einen größeren Außendurchmesser besitzt als das dem Aktuator (3) zugeordnete Ende (4, 5) des Stabilisatorteils, das mit dem weiteren Federelement (14) verbunden ist und dass dieses und/oder das Stabilisatorteil (1, 2) in Richtung des Gehäuses (13) aufgeweitet ist, insbesondere im wesentlichen glocken- oder hohlkegelstumpf- oder hohlzylinderartig, wodurch der Außendurchmessersprung unter Bildung eines Hohlraums (15) im Federelement (14) und/oder im mit diesem verbundenen Stabilisatorteil (1, 2) überbrückt wird.
Aktiver Stabilisator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (15) im weiteren Federelement (14) und/oder im mit diesem verbundenen Stabilisatorteil (1, 2) den Aktuatorantrieb (12) aufnimmt.
Aktiver Stabilisator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des weiteren Federelements (14) mit zunehmendem Außendurchmesser abnimmt, insbesondere entsprechend eines konstanten, durch das weitere Federelement (14) übertragbaren, maximalen Drehmoments.
Aktiver Stabilisator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Federelement (14) Außenwanddurchbrüche besitzt, insbesondere an dessen Umfang regelmäßig verteilte Schlitze (16) in Richtung dessen Längsachse (8).
Aktiver Stabilisator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens einen Außenwanddurchbruch mindestens eine Leitung (17) in den Hohlraum (15) hinein geführt ist, insbesondere zur Energiezuführung und/oder Steuerung des Motors und/oder des Getriebes.