DE102017213936B4 - Aktuator eines verstellbaren Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Aktuator eines verstellbaren Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Antriebsstrang, der eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen zwischen einem ersten Element (2) und zweiten Element (3) des elektrischen Antriebsstrangs aufweist, wobei erstes Element (2) und zweites Element (3) über die Dämpfungsvorrichtung miteinander verbindbar sind, wobei die Dämpfungsvorrichtung zumindest ein Dämpfungselement (1) umfasst, welches entlang seiner Rotationsachse (10) vom ersten Element (2) in Richtung auf das zweite Element (3) eine äußere Einhüllende (20) mit zumindest zwei unterschiedlichen Außenradien (8a, 8b) und/oder einen Hohlraum (9) mit einer äußeren Einhüllenden (30) mit zumindest zwei unterschiedlichen Außenradien (11a, 11b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenradius (8, 11) zumindest einer der äußeren Einhüllenden (20) entlang der Rotationsachse (10) kontinuierlich abfällt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Aktuator eines verstellbaren Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Antriebsstrang, der eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen zwischen einem ersten Element und zweiten Element des elektrischen Antriebsstrangs aufweist, wobei erstes Element und zweites Element über die Dämpfungsvorrichtung miteinander verbindbar sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es sei angemerkt, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem elektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs allgemein jede einen elektrischen Antrieb aufweisende Antriebsverbindung eines Aktuators eines verstellbaren Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs zu verstehen ist.
  • Aus der DE 10 2015 203 082 A1 ist eine Elastomerkupplung für einen elektromechanischen Aktuator bekannt geworden, mit einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil, wobei entweder das Antriebsteil oder das Abtriebsteil mehrere um eine Drehachse herum verteilt angeordnete, sich radial nach außen erstreckende Stege und das jeweilige andere Teil an der Innenseite eines rohrförmigen Körpers angeordnete, sich radial nach innen erstreckende Stege aufweist, wobei die sich radial nach innen und die sich radial nach außen erstreckenden Stege ineinander eingreifen und Taschen bilden, in denen jeweils ein aus einem Elastomer hergestellter elastischer Formkörper aufgenommen ist, wobei die elastischen Formkörper lösbar an den nach außen oder den nach innen weisenden Stegen angebracht sind.
  • Nachteilig dabei ist, dass die Herstellung der Elastormerkupplung aufwendig ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Elastomerkupplung viel Bauraum beansprucht, sodass der Einsatzbereich aufgrund des äußerst beengten Bauraums in Getrieben beschränkt ist.
  • Aus der EP 2 011 674 A1 ist eine weitere Dämpfungsanordnung mit einem Primärteil und einem Sekundärteil bekannt geworden. Das Primärteil ist scheibenförmig ausgebildet und weist mindestens eine fensterförmige Öffnung auf, in die mindestens ein Übertragungselement des Sekundärteils eingreift, wobei zwischen einer Seitenwandung der Öffnung und einer Seitenfläche eines Übertragungselements eine Feder angeordnet ist. Die Feder ist dabei als Elastomerkörper ausgeführt und kann stoffschlüssig auf dem Sekundärteil angeordnet werden. Nachteilig ist hier ebenfalls das hohe Bauvolumen der Dämpfungsanordnung. Ein weiterer Nachteil ist, dass Rückfedereffekte entstehen, die zu Sprüngen im Drehmomentverlauf führen.
  • Aus DE 10 2014 223 706 A1 ist ein Aktuator eines verstellbaren Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs gemäß Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Aktuator der eingangs genannten Art mit verringertem Bauraumbedarf für die Dämpfungsvorrichtung anzugeben, gleichzeitig eine einfache Montage zu ermöglichen und Störgeräusche beim Betrieb zu verhindern oder zumindest zu mindern. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Sprünge im Drehmomentverlauf zu vermindern, mithin also einen gleichmäßigeren Drehmomentverlauf zur Verfügung zu stellen.
  • Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe mit einem Aktuator eines verstellbaren Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Antriebsstrang, der eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen zwischen einem ersten Element und zweiten Element des elektrischen Antriebsstrangs aufweist, wobei erstes Element und zweites Element über die Dämpfungsvorrichtung miteinander verbindbar sind. Die Dämpfungsvorrichtung umfasst zumindest ein einstückig ausgeführtes Dämpfungselement, welches entlang seiner Rotationsachse vom ersten Element in Richtung auf das zweite Element eine äußere Einhüllende mit zumindest zwei unterschiedlichen Außenradien und/oder einen Hohlraum mit einer äußeren Einhüllenden mit zumindest zwei unterschiedlichen Außenradien aufweist. Der Aktuator ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Außenradius zumindest einer der äußeren Einhüllenden entlang der Rotationsachse kontinuierlich abfällt.
  • Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass der Bauraum durch die äußere Formgebung des Dämpfungselements bzw. dessen Hohlraum erheblich gesenkt werden kann. Gleichzeitig wird der Zusammenbau vereinfacht. Darüber hinaus werden effektiv Störgeräusche gemindert bzw. verhindert beim Betrieb der Dämpfungsvorrichtung, beispielsweise in einem Motor-Getriebe-Verbund. Darüber hinaus wird ein weicherer Anlauf im Betrieb ermöglicht und Rückstelleffekte bzw. Rückfedereffekte vermindert.
  • Das Dämpfungselement wird beim Betrieb gegen einen Anschlag gedrückt und dabei komprimiert, wobei es durch die Elastizität des Materials des Dämpfungselements zu einem Rückfedereffekt kommt. Durch die zwei unterschiedlichen Außenradien, insbesondere durch eine konische Formgebung, wird dieser Effekt vermindert: Der Anschlag wird zuerst im Bereich mit dem geringen Anteil an Dämpfungsmaterial erreicht und erst danach läuft der Bereich mit dem höheren Anteil an Dämpfungsmaterial gegen den Anschlag. Sprünge im Drehmomentverlauf werden damit verringert bzw. ganz verhindert.
  • Erfindungsgemäß kommt die Dämpfungsvorrichtung zum Einsatz im elektrischen Antriebsstrangim Aktuator eines verstellbaren (aktiven) Wankstabilisators, somit im Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs. Die Dämpfungsvorrichtung kann dabei sowohl auf Antriebs- als auch auf Abtriebseite angeordnet werden.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar:
    • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung und äußere Einhüllende und äußere Einhüllende des Hohlraums korrespondierend zueinander ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Dämpfungselements.
  • Erfindungsgemäß fällt der Außenradius zumindest einer der äußeren Einhüllenden entlang der Rotationsachse kontinuierlich ab. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Dämpfungselements und einen geringeren Bauraum bei gleichzeitig zuverlässiger Dämpfung.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Dämpfungselement auf seiner Außenseite und/oder der Hohlraum zumindest einen sich in radialer Richtung der Rotationsachse erstreckenden Vorsprung zum formschlüssigen Eingriff in eine Aufnahmestruktur des ersten und/oder zweiten Elements auf. Vorteil hiervon ist, dass die Dämpfungswirkung weiter verbessert wird bei gleichzeitiger Verschleißverminderung. Darüber hinaus werden Rotationsbewegungen zuverlässig übertragen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Vielzahl von radialen Vorsprüngen angeordnet, die rotationssymmetrisch über den Umfang des Dämpfungselements angeordnet sind. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass die Dämpfungswirkung weiter verbessert wird und gleichzeitig Rotationsbewegungen zuverlässiger übertragen werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung vergrößert sich die Dicke, gemessen in Umfangsrichtung des zumindest einen radialen Vorsprungs, zumindest teilweise in radialer Richtung von innen nach außen. Mit anderen Worten vergrößert sich beispielsweise der Durchmesser des Querschnitts des Vorsprungs senkrecht zur Rotationsachse ausgehend von der Rotationsachse nach außen. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Dämpfung von Geräuschen. Im Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse ist das Dämpfungselement bspw. kleeblattförmig ausgebildet.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest ein Hohlraum angeordnet, dessen Außenradius konstant ist. Dies senkt die Herstellungskosten, da Material eingespart werden kann und eine einfache Herstellung ermöglicht wird. Gleichzeitig wird die Flexibilität erhöht, da der Hohlraum beispielsweise zur Festlegung des Dämpfungselements an einem weiteren Element genutzt bzw. ausgebildet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich der Hohlraum zumindest teilweise, insbesondere vollständig, entlang der gesamten Rotationsachse des Dämpfungselements. Dies ermöglicht eine besonders einfache Festlegung des Dämpfungselements am ersten Element und/oder zweiten Element, in dem das Dämpfungselement mit einer Tragstruktur des ersten Elements und/oder zweiten Elements vollständig verbunden werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Dämpfungselement mittels einer Pressverbindung und/oder mittels Adhäsion mit dem ersten Element und/oder zweiten Element verbindbar. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige sowie kostengünstige Festlegung des Dämpfungselements an dem ersten Element und/oder dem zweiten Element.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen, und aus dazugehöriger Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
  • Dabei zeigen jeweils in schematischer Form
    • 1a, b verschiedene perspektivische Ansichten eines Dämpfungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 2 eine Schnittdarstellung eines Dämpfungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die 1a und 1b zeigen verschiedene perspektivische Ansichten eines Dämpfungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In den 1a, 1b ist ein Dämpfungselement 1 gezeigt, welches aus einem Elastomer hergestellt ist und dessen äußere Form bzw. äußere Einhüllende 20 im Querschnitt in axialer Richtung einer Sternstruktur mit entsprechenden radialen Vorsprüngen 6 ähnelt. Das Dämpfungselement 1 weist im Inneren einen Hohlraum 9 auf, dessen äußere Einhüllende 30 entsprechend zur äußeren Einhüllenden 20 ebenfalls eine Sternstruktur aufweist. Die Form des Hohlraums 9 korrespondiert dabei zu einer Tragstruktur 4 einer Trägerbuchse 3, die ebenfalls in dem zur Aufnahme des Dämpfungselements 1 bestimmten Bereich korrespondierend zum Hohlraum 9 des Dämpfungselements 1 ausgebildet ist, somit ebenfalls über den Umfang symmetrisch verteilt radiale Vorsprünge 5 aufweist. Bei Blickrichtung entlang der Achse 10 von der ersten Trägerbuchse 3 auf die zweite Trägerbuchse 2 verjüngt sich der Außenradius 8 bzw. die äußere Einhüllende 20 des Dämpfungselements 1, also der Außenradius 8 der radialen Vorsprünge 5 entlang der Rotationsachse 10. Die äußere Einhüllende 20 des Dämpfungselements bildet somit einen Kegelstumpf. Es sind aber auch andere Formen einer Einhüllenden möglich, bspw. ein Pyramidenstumpf oder dergleichen. Dies gilt entsprechend auch für die äußere Einhüllende 30 des Hohlraumes 9 und, wie bereits ausgeführt, für die äußere Einhüllende der Tragstruktur 4 der Trägerbuchse 3. Sowohl die äußere Einhüllende 30 des Hohlraums 9 als auch die äußere Einhüllende 20 des Dämpfungselements 1 weisen im axialen Verlauf einen kontinuierlich abnehmenden Außenradius 8 bzw. 11 auf, von dem größeren Außenradius 8a bzw. 11a zu dem kleineren Außenradius 8b bzw. 11b. Das Dämpfungselement 1 kann dadurch auf die Tragstruktur 4 der Trägerbuchse 3 aufgesteckt werden. Auf das Dämpfungselement 1 wird anschließend die zweite Trägerbuchse 2 aufgesetzt. Die zweite Trägerbuchse 3 weist korrespondierende Ausnehmungen 7 auf, die so ausgebildet sind, sodass diese mit der hier sternförmigen äußeren Einhüllenden 20 des Dämpfungselements 1 korrespondieren. Insgesamt können so Drehbewegungen übertragen werden.
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Dämpfungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 2 ist im Wesentlichen ein Dämpfungselement 1 im eingebauten Zustand gemäß 1 gezeigt. Das Dämpfungselement 1 der 2 ist hier im Unterschied zum Dämpfungselement 1 gemäß 1 nun nicht mit einem kontinuierlich abfallenden Außenradius 8 bzw. äußeren Einhüllenden 20 versehen, sondern der Außenradius 8 des Dämpfungselements 1 weist zwei Stufen 8a, 8b auf, wobei insgesamt sich der Außenradius 8 ausgehend von der ersten Trägerbuchse 3 in Richtung auf die zweite Trägerbuchse 2 verjüngt, d. h., der Außenradius 8b der Stufe, die näher an der zweiten Trägerbuchse 4 angeordnet ist, ist kleiner als der Außenradius 8a der Stufe, die näher in axialer Richtung an der ersten Trägerbuchse 3 angeordnet ist. In 2 ist somit allgemein ein Dämpfungselement 1 gezeigt, bei dem die Struktur des Hohlraumes 9 zur Aufnahme der Tragstruktur 4 der ersten Trägerbuchse 3, also dessen äußere Einhüllende sich von der äußeren Form bzw. der Ausbildung der Aussparungen 7 der zweiten Trägerbuchse 2 unterscheidet. Damit kann die Flexibilität bei der Anordnung des Dämpfungselements 1 zwischen zwei Buchsen wesentlich erhöht werden.
  • Das in dem Ausführungsbeispiel beschriebene Dämpfungselement 1 wird im Antriebsstrang, nämlich im Aktuator eines verstellbaren (aktiven) Wankstabilisators im Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Daneben kann ein vergleichbares Dämpfungselement in jeglicher Kombination von Verbrennung- oder Elektromotor mit oder ohne Getriebe (für den Fahrantrieb) eingesetzt werden, weiterhin in Lenkgetrieben, wahlweise auf Antriebs- oder auf Abtriebsseite. Das Dämpfungselement kann vollvolumig, im Kleeblatt-Form, mit axialen Rippen, mit Hohlkammern und/oder in sternförmig ausgeführt werden. Es kann mittels einer Pressverbindung, einer formschlüssigen Verbindung oder mittels Adhäsion, beispielsweise mittels Vulkanisieren oder mittels einer Klebeverbindung mit einem oder beiden Trägerteilen verbunden werden.
  • Zusammenfassend weist zumindest eine Ausführungsform zumindest einen der folgenden Vorteile auf:
    • - Geringerer Bauraum
    • - Einfache Montage und Demontage
    • - Verminderung von Störgeräuschen und/oder Störschwingungen
    • - Weicherer Anlauf bzw. Verminderung von Sprüngen im Drehmomentverlauf
    • - Verminderung von Rückstell- bzw. Rückfedereffekten
    • - Einfacher Austausch
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dämpfungselement
    2
    erstes Element
    3
    zweites Element
    4
    Tragstruktur
    5
    radialer Vorsprung Tragstruktur
    6, 6'
    radialer Vorsprung Dämpfungselement
    7
    Aufnahmestruktur
    8, 11
    Außenradius, Außenradius Hohlraum
    8a, 8b
    Stufe Außenradius
    9
    Hohlraum
    10
    Rotationsachse
    11a, 11b
    Stufe Außenradius Hohlraum
    20, 30
    äußere Einhüllende, äußere Einhüllende Hohlraum

Claims (8)

  1. Aktuator eines verstellbaren Wankstabilisators eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Antriebsstrang, der eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen zwischen einem ersten Element (2) und zweiten Element (3) des elektrischen Antriebsstrangs aufweist, wobei erstes Element (2) und zweites Element (3) über die Dämpfungsvorrichtung miteinander verbindbar sind, wobei die Dämpfungsvorrichtung zumindest ein Dämpfungselement (1) umfasst, welches entlang seiner Rotationsachse (10) vom ersten Element (2) in Richtung auf das zweite Element (3) eine äußere Einhüllende (20) mit zumindest zwei unterschiedlichen Außenradien (8a, 8b) und/oder einen Hohlraum (9) mit einer äußeren Einhüllenden (30) mit zumindest zwei unterschiedlichen Außenradien (11a, 11b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenradius (8, 11) zumindest einer der äußeren Einhüllenden (20) entlang der Rotationsachse (10) kontinuierlich abfällt.
  2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Einhüllende (20) des Dämpfungselements (1) und äußere Einhüllende (30) des Hohlraums (9) korrespondierend zueinander ausgebildet sind.
  3. Aktuator gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (1) auf seiner Außenseite und/oder der Hohlraum (9) zumindest einen sich in radialer Richtung der Rotationsachse (10) erstreckenden Vorsprung (6, 6') zum formschlüssigen Eingriff in eine Aufnahmestruktur (4, 7) des ersten und/oder zweiten Elements (2, 3) aufweist.
  4. Aktuator gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von radialen Vorsprüngen (6, 6') angeordnet ist, die rotationssymmetrisch angeordnet sind.
  5. Aktuator gemäß Anspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dicke gemessen in Umfangsrichtung des zumindest einen radialen Vorsprungs (6) zumindest teilweise in radialer Richtung von innen nach außen vergrößert.
  6. Aktuator gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlraum (9) angeordnet ist, dessen Außenradius (11) konstant ist.
  7. Aktuator gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (9) sich zumindest teilweise, insbesondere vollständig, entlang der gesamten Rotationsachse (10) des Dämpfungselements (1) erstreckt.
  8. Aktuator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (1) mittels einer Pressverbindung und/oder mittels Adhäsion mit dem ersten Element (2) und/oder zweiten Element (3) verbindbar ist.
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