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Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst einen Flansch für einen geteilten Wankstabilisator eines Kraftfahrzeuges. Der Flansch dient zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen eine Aktuatoreinheit und einem Drehstab des Wankstabilisators. Im Weiteren betrifft die Erfindung einen Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug. Der Wankstabilisator dient zum Vermeiden von Wankbewegungen des Kraftfahrzeuges.
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Aus der
DE 10 2011 053 277 A1 ist ein Stabilisator mit einem integrierten Aktuator bekannt, der einen elektromechanischen Antrieb aufweist und zum Ausgleich von Fahrzeugbewegungen Anwendung findet. Der Stabilisator überträgt ein Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen, die jeweils mit einem zugehörigen Stabilisatorteil des Stabilisators verbunden sind, wobei zur Erfassung der Torsion zwischen einer der Abtriebswellen und dem dazugehörigen Stabilisatorteil eine erste Messanordnung in Form eines Drehmomentsensors zwischen dieser Abtriebswelle und der zugehörigen Stabilisatorhälfte angeordnet ist oder der Stabilisator eine auf Basis der inversen Magnetostriktion arbeitende zweite Messanordnung aufweist. Die zweite Messanordnung umfasst einen auf Torsion beanspruchten Bereich des Stabilisators, wobei der Bereich mit einer Magnetisierung versehen ist und in einem davon radial beabstandeten Element des Stabilisators eine Spulenanordnung zur Erfassung der Änderung der Magnetisierung des auf Torsion beanspruchten Bereiches integriert ist.
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Die
DE 10 2009 028 386 A1 lehrt eine Vorrichtung zum Variieren eines Wankwinkels einer Fahrzeugkarosserie im Bereich einer Fahrzeugachse. Bei dieser Vorrichtung ist eine torsionsmomentabhängige Drehbewegung zwischen zwei axial zueinander beabstandeten und drehfest miteinander verbundenen Abschnitten einer Stabilisatoreinrichtung ermittelbar. Es erfolgt eine Differenzdrehwinkelmessung zur mittelbaren Bestimmung des Torsionsmomentes.
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Die
DE 10 2011 078 821 A1 , die
DE 10 2011 078 819 A1 und die
DE 10 2013 219 761 B3 zeigen verschiedene Ausführungen eines geteilten Wankstabilisators zum Vermeiden von Wankbewegungen eines Fahrzeugaufbaues gegenüber der Fahrbahn. Der Wankstabilisator weist ein magnetisch kodiertes Anschlussteil in Form eines Messflansches auf, mit welchem ein in dem Wankstabilisator wirkendes Torsionsmoment in ein magnetisches Signal umgewandelt wird. Eine Torsion des Anschlussteiles generiert ein magnetisches Signal, das abhängig von dem anliegenden Torsionsmoment ist. Das Anschlussteil übernimmt sowohl die Übertragung des wirkenden Torsionsmomentes zwischen dem anschließbaren Aktuator und dem angeschlossenen Stabilisatorteil als auch die Erzeugung eines magnetischen Signals, welches abhängig ist von dem anliegenden Torsionsmoment. Die Messung erfolgt mit einem Sensor, der einen Primärsensor sowie einen Sekundärsensor umfasst. Der Primärsensor ist ein Bereich der Welle, welcher magnetisch kodiert ist. Der Sekundärsensor ist eine Anordnung von Magnetfeldsensoren, die in unmittelbarer Nähe des magnetisch kodierten Bereiches der Welle angeordnet sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, einen aufwandsarm herzustellenden Flansch zur Übertragung und Messung eines Drehmomentes in einem geteilten Wankstabilisator bereitzustellen. Weiterhin ist ein entsprechender Wankstabilisator bereitzustellen.
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Die genannte Aufgabe wird gelöst durch einen Flansch gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und durch einen geteilten Wankstabilisator gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 10.
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Der erfindungsgemäße Flansch ist für einen geteilten Wankstabilisator eines Kraftfahrzeuges vorgesehen. Die Teilung des Wankstabilisators ist dadurch gegeben, dass der Wankstabilisator zwei Drehstäbe umfasst, die durch eine rotative Aktuatoreinheit miteinander verbunden sind, sodass die Drehstäbe durch die Aktuatoreinheit mit einem Drehmoment zueinander beaufschlagbar sind. Durch dieses Drehmoment werden die Drehstäbe auf Torsion beansprucht. Die Drehstäbe sind bevorzugt durch Drehstabfedern gebildet.
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Der Flansch ist zur Übertragung des Drehmomentes zwischen der Aktuatoreinheit und einem der Drehstäbe ausgebildet. Der Flansch ist insbesondere zur Befestigung dieses Drehstabes an der Aktuatoreinheit ausgebildet.
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Der Flansch ist in einer axialen Richtung mindestens in einen Flanschteller und in einen Flanschstutzen geteilt. Die axiale Richtung ist durch die Übertragung des Drehmomentes definiert. Die axiale Richtung bildet bevorzugt eine Achse des Flansches. Der Flanschteller und der Flanschstutzen sind bevorzugt koaxial zu dieser Achse angeordnet. Der Flanschteller ist zur Befestigung des Flansches an der Aktuatoreinheit ausgebildet. Der Flanschteller ist bevorzugt zur Befestigung des Flansches an einem zylinderförmigen Gehäuse der Aktuatoreinheit ausgebildet. Der Flanschstutzen ist zur Befestigung des Drehstabes an dem Flansch ausgebildet.
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Erfindungsgemäß bestehen der Flanschteller und der Flanschstutzen aus unterschiedlichen Werkstoffen. Der Flanschteller und der Flanschstutzen sind durch eine stoffschlüssige Verbindung fest miteinander verbunden. Somit besteht der Flansch nicht lediglich aus einem Stück aus einem einzigen Werkstoff.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Flansches besteht darin, dass lediglich der Flanschstutzen teilweise oder vollständig aus einem besonderen Werkstoff bestehen muss, um dem Flansch eine Eignung zur Messung eines auf den Flansch wirkenden Drehmomentes zu verleihen. Der Flanschteller muss nicht aus diesem besonderen Werkstoff bestehen, sodass der Flansch aufwandsarm herstellbar ist.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flansches weist der Flanschstutzen zumindest in einem axialen Abschnitt des Flanschstutzens einen Magnetisierungsbereich aus einem magnetostriktiven Material auf. Somit besteht der Flanschstutzen in diesem axialen Abschnitt aus einem magnetostriktiven Material. Der Magnetisierungsbereich weist bevorzugt die Form eines Hohlzylinders auf.
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Der Magnetisierungsbereich bildet bevorzugt einen Primärsensor für eine auf dem invers-magnetostriktiven Effekt beruhende Messung des auf den Flansch wirkenden Drehmomentes. Aufgrund des wirkenden Drehmomentes und einer Magnetisierung des Magnetisierungsbereiches tritt wegen des invers-magnetostriktiven Effektes ein Magnetfeld aus dem Flanschstutzen. Zur Messung des Magnetfeldes dient ein einen Sekundärsensor bildender Magnetfeldsensor, der insbesondere eine Komponente des Wankstabilisators bildet. Die Magnetisierung des Magnetisierungsbereiches kann permanent oder temporär sein. Bevorzugt ist die Magnetisierung des Magnetisierungsbereiches durch eine Permanentmagnetisierung gebildet, sodass der Magnetisierungsbereich permanentmagnetisiert ist. Die Permanentmagnetisierung stellt bevorzugt eine magnetische Kodierung des Flanschstutzens des Flansches dar.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flansches bestehen der Flanschteller und der Flanschstutzen aus unterschiedlichen Metallen, wobei der Flanschteller beispielsweise aus einem Nichteisenmetall bestehen kann, während der Flanschstutzen bevorzugt aus einem Stahl besteht. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flansches bestehen der Flanschteller und der Flanschstutzen aus unterschiedlichen Stählen, d. h. aus unterschiedlichen Arten von Stahl. Derjenige Stahl, aus welchem der Flanschstutzen besteht, ist bevorzugt magnetostriktiv und magnetoelastisch. Dasjenige Metall bzw. derjenige Stahl, aus welchem der Flanschteller besteht, muss keine besonderen magnetischen Eigenschaften aufweisen.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flansches sind der Flanschteller und der Flanschstutzen durch eine stoffschlüssige Verbindung fest und dauerhaft miteinander verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch eine Klebeverbindung oder durch eine Schweißverbindung gebildet sein. Entsprechend sind der Flanschteller und der Flanschstutzen bevorzugt durch eine Schweißverbindung fest und dauerhaft miteinander verbunden. Der Flanschteller und der Flanschstutzen sind besonders bevorzugt durch eine Diffusionsschweißverbindung fest und dauerhaft miteinander verbunden.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flansches weist der Flanschteller die Grundform einer Kreisringscheibe auf. Der Flanschstutzen weist bevorzugt die Grundform eines Hohlzylinders bzw. einer Hülse auf. Der Hohlzylinder bzw. die Hülse weist an einem axialen Ende des Flansches einen axialen Abschnitt auf, in welchem sich der Hohlzylinder bzw. die Hülse verjüngt. Dieser axiale Abschnitt dient zur Befestigung des Drehstabes. Die Kreisringscheibe und der Hohlzylinder bzw. die Hülse sind koaxial und axial benachbart zueinander angeordnet.
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Der Flanschstutzen ist bevorzugt durch ein heiß oder halbwarm massivgeformtes Bauteil gebildet. Der Flanschstutzen ist alternativ bevorzugt durch ein Stranggussteil gebildet. Der Flanschstutzen ist alternativ bevorzugt durch ein kalt massivgeformtes Bauteil gebildet; beispielsweise durch einen Abschnitt eines kaltgezogenen Rohres. Der Flanschteller ist bevorzugt durch ein massivgeformtes Bauteil oder durch ein Gussbauteil gebildet.
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Der Flanschteller und der Flanschstutzen sind bevorzugt über einen kreisringförmigen Verbindungsbereich stoffschlüssig und fest miteinander verbunden. Der Flanschteller und der Flanschstutzen stoßen über den kreisringförmigen Verbindungsbereich aneinander an. Der kreisringförmige Verbindungsbereich liegt in einer Ebene senkrecht zur Achse und koaxial zur Achse.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flansches weist der Flanschteller einen umlaufenden ringförmigen Ausnehmungsbereich auf, welcher den kreisringförmigen Verbindungsbereich umgibt. In dem umlaufenden ringförmigen Ausnehmungsbereich ist die axiale Länge des Flanschtellers verringert, sodass der Flanschteller dort ausgedünnt ist. Durch den umlaufenden ringförmigen Ausnehmungsbereich werden auftretende Biegespannungen optimal über den Querschnitt verteilt, wodurch der Flansch robust ausgebildet ist.
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Bei einer abgewandelten bevorzugten Ausführungsform ist der Flansch nicht lediglich zweistückig, sondern dreistückig. Der Flanschstutzen ist in der axialen Richtung in einen Sensorabschnitt und in einen Befestigungsabschnitt geteilt. Der Befestigungsabschnitt dient zur Befestigung des Drehstabes am Flansch. Der Sensorabschnitt und der Befestigungsabschnitt bestehen aus unterschiedlichen Werkstoffen. Der Sensorabschnitt und der Befestigungsabschnitt sind durch eine stoffschlüssige Verbindung fest und dauerhaft miteinander verbunden. Der Sensorabschnitt ist in der axialen Richtung zwischen dem Flanschteller und dem Befestigungsabschnitt angeordnet. Der Flanschstutzen ist mit seinem Sensorabschnitt am Flanschteller befestigt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass lediglich der Sensorabschnitt aus einem besonderen Werkstoff bestehen muss, um dem Flansch eine Eignung zur Messung eines auf den Flansch wirkenden Drehmomentes zu verleihen. Der Flanschteller und der Befestigungsabschnitt müssen nicht aus diesem besonderen Werkstoff bestehen, sodass der Flansch besonders aufwandsarm herstellbar ist.
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Der Magnetisierungsbereich ist bevorzugt im Sensorabschnitt ausgebildet. Der Magnetisierungsbereich ist bevorzugt im gesamten Sensorabschnitt ausgebildet.
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Der Sensorabschnitt und der Befestigungsabschnitt bestehen bevorzugt aus unterschiedlichen Stählen, d. h. aus unterschiedlichen Arten von Stahl. Derjenige Stahl, aus welchem der Sensorabschnitt besteht, ist bevorzugt magnetostriktiv und magnetoelastisch. Derjenige Stahl, aus welchem der Befestigungsabschnitt besteht, muss keine besonderen magnetischen Eigenschaften aufweisen. Der Flanschteller und der Befestigungsabschnitt können aus einem gleichen Stahl bestehen. Bevorzugt bestehen der Befestigungsabschnitt und der Drehstab aus einem gleichen Stahl, wodurch Härtekerben vermindert sind.
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Der Sensorabschnitt und der Befestigungsabschnitt sind bevorzugt durch eine Schweißverbindung fest und dauerhaft miteinander verbunden. Der Sensorabschnitt und der Befestigungsabschnitt sind besonders bevorzugt durch eine Diffusionsschweißverbindung fest und dauerhaft miteinander verbunden.
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Der Sensorabschnitt weist bevorzugt die Form eines Hohlzylinders bzw. einer Hülse auf. Der Befestigungsabschnitt weist bevorzugt die Grundform eines sich verjüngenden Hohlzylinders auf. Der Hohlzylinder bzw. die Hülse und der sich verjüngende Hohlzylinder sind koaxial und axial benachbart zueinander angeordnet.
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Der Sensorabschnitt ist bevorzugt durch ein Stranggussteil gebildet. Der Sensorabschnitt weist somit einen homogenen Faserverlauf auf.
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Der Sensorabschnitt und der Befestigungsabschnitt sind bevorzugt über einen kreisringförmigen Verbindungsbereich stoffschlüssig und fest miteinander verbunden. Der Sensorabschnitt und der Befestigungsabschnitt stoßen über den kreisringförmigen Verbindungsbereich aneinander an. Der kreisringförmige Verbindungsbereich liegt in einer Ebene senkrecht zur Achse und koaxial zur Achse.
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Der erfindungsgemäße geteilte Wankstabilisator ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und dient zum Vermeiden von Wankbewegungen des Kraftfahrzeuges. Die Teilung des Wankstabilisators ist dadurch gegeben, dass dieser zwei Drehstäbe umfasst, die durch eine rotative Aktuatoreinheit miteinander verbunden sind, sodass die Drehstäbe durch die Aktuatoreinheit mit einem Drehmoment zueinander beaufschlagbar sind. Durch dieses Drehmoment werden die Drehstäbe auf Torsion beansprucht. Die beiden Drehstäbe sind drehfest an der Aktuatoreinheit befestigt, sodass die Aktuatoreinheit drehfest zwischen den beiden Drehstäben befestigt ist. Zumindest einer der beiden Drehstäbe ist mit dem erfindungsgemäßen Flansch an der Aktuatoreinheit befestigt. Hierfür ist dieser Drehstab an dem Flanschstutzen des Flansches befestigt und der Flanschteller des Flansches ist an der Aktuatoreinheit befestigt. Dieser Drehstab ist bevorzugt durch eine Schweißverbindung, insbesondere durch eine Laserschweißverbindung an dem Flanschstutzen des Flansches befestigt. Der Flanschteller des Flansches ist bevorzugt durch eine Schweißverbindung, insbesondere durch eine Laserschweißverbindung an der Aktuatoreinheit befestigt. Der Flanschteller des Flansches ist bevorzugt an einem Gehäuse der Aktuatoreinheit befestigt.
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Der erfindungsgemäße geteilte Wankstabilisator weist bevorzugt auch Merkmale auf, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flansch und dessen bevorzugten Ausführungsformen angegeben sind.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
- 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flansches in einer Querschnittsansicht;
- 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flansches in einer Querschnittsansicht; und
- 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen geteilten Wankstabilisators.
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1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flansches in einer Querschnittsansicht. Der Flansch ist für einen geteilten Wankstabilisator (gezeigt in 3) vorgesehen. Der Flansch ist zweistückig ausgebildet, wofür der Flansch in einen Flanschteller 01 und in einen Flanschstutzen 02 geteilt ist, die durch eine Schweißverbindung 03 fest miteinander verbunden sind. Der Flanschstutzen 02 weist an einem axialen Ende eine Fügestelle 04 auf, an welcher ein Drehstab 06 (gezeigt in 3) am Flanschstutzen 02 befestigt wird. Der Flanschteller 01 dient zur Befestigung des Flansches an einem Gehäuse einer Aktuatoreinheit (nicht gezeigt). Der Flanschstutzen 02 weist einen Magnetisierungsbereich 07 auf, in welchem der Flanschstutzen 02 magnetisch kodiert ist. Der Flanschteller 01 und der Flanschstutzen 02 bestehen aus unterschiedlichen Stählen, wobei nur der Stahl des Flanschstutzens 02 für eine magnetische Kodierung ausgebildet wurde. Der Flanschteller 01 weist einen umlaufenden ringförmigen Ausnehmungsbereich 08 auf, sodass auftretende Biegespannungen optimal über den Querschnitt verteilt werden.
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2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flansches in einer Querschnittsansicht. Diese Ausführungsform gleicht zunächst der in 1 gezeigten Ausführungsform. Abweichend von der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Flansch nicht lediglich zweistückig, sondern dreistückig ausgebildet. Hierfür ist der Flanschstutzen 02 in einen Sensorabschnitt 09 und in einen Befestigungsabschnitt 11 geteilt. Der Sensorabschnitt 09 und der Befestigungsabschnitt 11 sind über eine Schweißverbindung 12 fest miteinander verbunden. Der Sensorabschnitt 09 und der Befestigungsabschnitt 11 bestehen aus unterschiedlichen Stählen, wobei nur der Stahl des Sensorabschnittes 09 für eine magnetische Kodierung ausgebildet wurde. Der Magnetisierungsbereich 07 ist im Sensorabschnitt 09 ausgebildet.
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3 zeigt einen Teil einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen geteilten Wankstabilisators. Es ist insbesondere einer von zwei Drehstäben 06 des Wankstabilisators dargestellt, wobei der Drehstab 06 mit dem in 1 bzw. 2 im Detail gezeigten Flansch fest verbunden ist. Der Flansch ist in den Flanschteller 01 und in den Flanschstutzen 02 geteilt. Der Flanschteller 01 ist an einem Gehäuse einer Aktuatoreinheit (nicht gezeigt) befestigt. Der Drehstab 06 ist in einem Lager 13 gelagert.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Flanschteller
- 02
- Flanschstutzen
- 03
- Schweißverbindung
- 04
- Fügestelle
- 05
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- 06
- Drehstab
- 07
- Magnetisierungsbereich
- 08
- Ausnehmungsbereich
- 09
- Sensorabschnitt
- 10
- -
- 11
- Befestigungsabschnitt
- 12
- Schweißverbindung
- 13
- Lager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011053277 A1 [0002]
- DE 102009028386 A1 [0003]
- DE 102011078821 A1 [0004]
- DE 102011078819 A1 [0004]
- DE 102013219761 B3 [0004]
