DE102020129069A1

DE102020129069A1 - Stabilisatoranordnung mit Aktuator für ein zweispuriges Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020129069A1
Application number: DE102020129069.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Schröder; Thomas Schrüllkamp; Andreas Gersmeier; Gerhard Zeller; Serge Vos
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Muhr und Bender KG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Muhr und Bender KG
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2022-05-05
Also published as: US20230415534A1; WO2022096469A1; WO2022096469A9; JP2023548135A; EP4240601A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stabilisatoranordnung für ein zweispuriges Fahrzeug, umfassend: einen ersten und einen zweiten Stabilisatorabschnitt (3, 4); ein Federelement (5) zwischen den Stabilisatorabschnitten (3, 4); einen hydraulischen Aktuator (6) mit einem Aktuatoraußenteil (7) und einem Aktuatorinnenteil (8), die jeweils mit einem der Stabilisatorabschnitte (3, 4) drehfest verbunden sind, sowie mit einem Zwischenelement (9), das über äußere und innere Eingriffsmittel (18, 19) mit dem Aktuatoraußenteil beziehungsweise Aktuatorinnenteil (7, 8) verbunden ist, wobei eines der Eingriffsmittel (18, 19) eine Steigungskomponente in axiale Richtung aufweist und das andere parallel zur Längsachse verläuft, so dass ein relative Drehbewegung der Aktuatorteile (7, 8) in eine axiale Bewegung des Zwischenelements (9) umgewandelt wird, wobei das Zwischenelement (9) eine erste beziehungsweise zweite Hydraulikkammer (20, 21) druckbeaufschlagt; wobei die Hydraulikkammern (20, 21) unter Zwischenschaltung eines Steuerelements (22) hydraulisch miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stabilisatoranordnung mit Aktuator für ein zweispuriges Fahrzeug.
Eine Stabilisatoranordnung dient dazu, einem Wanken des Fahrzeugs entgegenzuwirken und so zu einer Verbesserung der Fahrdynamik beziehungsweise der Straßenlage des Fahrzeugs beizutragen. Die Enden eines Stabilisators werden mit jeweils einer Radaufhängung einer Fahrzeugachse verbunden. Zwischen den beiden Enden wird der Stabilisator an der Fahrzeugkarosserie befestigt. Es sind passive, semi-aktive und aktive Stabilisatoranordnungen bekannt.
Aus der PCT/EP2020/061765 der Anmelder ist eine Stabilisatoranordnung für ein zweispuriges Fahrzeug bekannt, die einen Aktuator mit zwei Arbeitskammern umfasst. Der Aktutator umfasst eine Getriebeeinheit, die derart ausgelegt ist, dass eine Rotationsbewegung der Stabilisatorhälften in eine Translationsbewegung eines zwischen den Arbeitskammern angeordneten Zwischenelements umwandelbar ist.
Aus der DE 10 2009 029 802 A1 ist eine semi-aktive Stabilisatoranordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Die Stabilisatoranordnung umfasst einen geteilten Stabilisator, dessen erster Stabilisatorabschnitt über einen hydraulischen Aktuator mit einem zweiten Stabilisatorabschnitt gekoppelt ist. Der erste Stabilisatorabschnitt ist verdrehfest mit einem Gehäuse des Aktuators verbunden, und der zweite Stabilisatorabschnitt ist verdrehfest mit einer in das Gehäuse ragenden Welle verbunden ist. Es ist ein in Längsrichtung der Welle gegen einen einstellbaren Druck verlagerbarer Kolben vorgesehen. Durch Verschieben des Kolbens können zwei hydraulisch miteinander verbundene Kammern druckbeaufschlagt werden.
Aus der DE 20 2015 101 123 U1 ist eine semi-aktive Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs bekannt. Die Stabilisatoranordnung umfasst zwei voneinander getrennte Stabilisatorteile, die gegeneinander verdrehbar sind. Zwischen den beiden Stabilisatorteilen ist ein Aktuator vorgesehen ist, welcher deren freie Endbereiche miteinander verbindet. Der Aktuator umfasst elektromagnetisch wechselwirkende Spulenelemente.
Aus der DE 10 2017 118 044 A1 ist eine Stabilisatoranordnung bekannt, mit einer ersten Stabilisatorstange, einer zweiten Stabilisatorstange und einem dazwischen angeordneten Rotationsdämpfer. Der Rotationsdämpfer kann abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs zwei Betriebsmodi realisieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stabilisatoranordnung mit Aktuator vorzuschlagen, die einfach aufgebaut ist und einen geringen Bauraum benötigt.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Stabilisatoranordnung für ein zweispuriges Fahrzeug vorgeschlagen, umfassend: einen ersten Stabilisatorabschnitt; einen zweiten Stabilisatorabschnitt; ein Federelement, das zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt und dem zweiten Stabilisatorabschnitt angeordnet ist; einen hydraulischen Aktuator mit einem Aktuatoraußenteil, das mit einem von dem ersten und zweiten Stabilisatorabschnitt drehfest verbunden ist, und mit einem Aktuatorinnenteil, das mit dem anderen von dem ersten und zweiten Stabilisatorabschnitt drehfest verbunden ist, sowie mit einem Zwischenelement, das über äußere Eingriffsmittel mit dem Aktuatoraußenteil verbunden ist und über innere Eingriffsmittel mit dem Aktuatorinnenteil verbunden ist, wobei eines von den äußeren und inneren Eingriffsmitteln eine Steigungskomponente in axiale Richtung aufweist und das andere von den äußeren und inneren Eingriffsmitteln parallel zur Längsachse verläuft, so dass ein relative Drehbewegung zwischen dem Aktuatoraußenteil und dem Aktuatorinnenteil in eine axiale Bewegung des Zwischenelements umgewandelt wird, wobei das Zwischenelement beim Bewegen in eine erste Richtung eine erste hydraulische Kammer druckbeaufschlagt und beim Bewegen in die entgegengesetzte zweite Richtung eine zweite hydraulische Kammer druckbeaufschlagt; wobei die erste Hydraulikkammer und eine zweite Hydraulikkammer unter Zwischenschaltung eines Steuerelements hydraulisch miteinander verbunden sind.
Ein Vorteil der Stabilisatoranordnung ist, dass diese aufgrund der äußeren Eingriffsmittel am Aktuatoraußenteil und der inneren Eingriffsmittel am Aktuatorinnenteil eine kurze axiale Baulänge aufweist. Die äußeren und inneren Eingriffsmittel können dabei insbesondere zumindest teilweise einander axial überlappend angeordnet sein. Hierdurch kann eine einfachere Achsintegration in Abhängigkeit vom zur Verfügung stehenden Bauraum erfolgen.
Der hydraulische Aktuator einerseits und das Federelement andererseits sind zwischen dem ersten und zweiten Stabilisatorabschnitt funktional parallel angeordnet. Auf diese Weise ist die Stabilisatoranordnung mit zumindest zwei unterschiedlichen Federkennlinien betreibbar. Die beiden Stabilisatorabschnitte, die auch als Stabilisatorhälften bezeichnet werden können, sind mittels des Federelements gegeneinander verdrehbar gekoppelt, wodurch der Stabilisator mit einer ersten Federkennlinie betreibbar ist. Ferner sind die beiden Stabilisatorabschnitte mittels des hydraulischen Aktuators gegeneinander verdrehbar hydraulisch koppelbar, wodurch der Stabilisator mit einer zweiten Federkennlinie betreibbar ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind ein erster hydraulischer Anschluss für die erste Hydraulikkammer und ein zweiter hydraulischer Anschluss für die zweite Hydraulikkammer beide mit dem Aktuatoraußenteil verbunden. Auf diese Weise drehen beide Anschlüsse und auch die hiermit verbundenen Hydraulikleitungen gemeinsam mit dem Aktuatoraußenteil. Dies ermöglicht es, dass die Hydraulikleitungen zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss und der Steuereinheit als starre Leitungen ausgestaltet sein können, welche robust sind und eine lange Lebensdauer aufweisen. Des Weiteren ergibt sich eine konstruktive Flexibilität hinsichtlich der Ausgestaltung und Anordnung der Steuerelements. Beispielsweise kann das Steuerelement zumindest teilweise mit axialer Überdeckung zu dem Aktuator angeordnet sein. Dabei kann ein Gehäuse des Steuerelements fest mit dem Aktuatoraußenteil verbunden sein, beispielsweise mittels stoffschlüssiger Verbindungsmittel wie Kleben oder Schweißen, oder formschlüssiger Verbindungsmittel wie Schrauben. Alternativ kann das Steuerelement zumindest teilweise axial versetzt zu dem Aktuator angeordnet sein. Dabei kann das Steuergehäuse zumindest mittelbar mit dem Aktuatoraußenteil fest verbunden sein, beispielsweise an dem mit dem Aktuatoraußenteil drehfest verbundenen Stabilisatorabschnitt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Aktuatoraußenteil als Gehäuseteil gestaltet, und das Aktuatorinnenteil als Hohlwelle. Eines der Teile Aktuatoraußenteil und Aktuatorinnenteil ist mit dem ersten Stabilisatorabschnitt drehfest verbunden, während das andere der genannten Teile mit dem zweiten Stabilisatorabschnitt drehfest verbunden ist. Bei einer Wankbewegung des Fahrzeugs werden die beiden Stabilisatorabschnitte und damit das zwischengeschaltete Federelement beziehungsweise die beiden Aktuatorteile relativ zu einander verdreht.
Das zwischen den Stabilisatorabschnitten angeordnete Federelement ist insbesondere in Form einer Torsionsfeder gestaltet. Die Torsionsfeder erstreckt sich vorzugsweise durch das als Hohlwelle gestaltete Aktuatorinnenteil axial hindurch. Ein erster Endabschnitt des Federelements ist mit dem ersten Stabilisatorabschnitt drehfest verbunden, und ein zweiter Endabschnitt des Federelements ist mit dem zweiten Stabilisatorabschnitt drehfest verbunden.
Das Zwischenelement sitzt nach Art eines Kolbens zwischen dem Aktuatoraußenteil und dem Aktuatorinnenteil axial beweglich ein, und kann insofern auch als Kolbenelement bezeichnet werden. Das Zwischen- beziehungsweise Kolbenelement bildet zusammen mit den äußeren Eingriffsmitteln am Aktuatoraußenteil und den inneren Eingriffsmitteln am Aktuatorinnenteil einen Rotations-Translations-Wandler. Eine relative Drehbewegung zwischen Aktuatoraußenteil und Aktuatorinnenteil wird in eine translatorische Bewegung des Kolbenelements umgesetzt, so dass je nach Drehrichtung die jeweilige Hydraulikkammer druckbeaufschlagt wird.
Die Zuordnung der Eingriffsmittel mit beziehungsweise ohne axiale Steigungskomponente zum Aktuatoraußenteil beziehungsweise Aktuatorinnenteil ist grundsätzlich frei wählbar. Nach einer ersten Möglichkeit sind die Eingriffsmittel mit axialer Steigungskomponente dem Aktuatoraußenteil zugeordnet, und die Eingriffsmittel ohne axiale Steigungskomponente dementsprechend dem Aktuatorinnenteil. Es ist jedoch prinzipiell auch die kinematische Umkehr möglich. Nach einer konkretisierenden Ausführungsform können die Eingriffsmittel mit axialer Steigungskomponente in Form einer Helixverzahnung gestaltet sein, wobei eine äußere Helixverzahnung am Zwischenelement ausgebildet ist, welche in eine entsprechend gegengleiche innere Helixverzahnung am Aktuatoraußenteil schraubenartig drehbar eingreift. Die Eingriffsmittel ohne axiale Steigungskomponente können in Form einer Längsverzahnung gestaltet sein, wobei eine innere Hohlwellenverzahnung am Zwischenelement ausgebildet ist, die in eine gegengleiche Wellenverzahnung des Aktuatorinnenteils drehfest und axial bewegbar eingreift. Dabei kann die axiale Erstreckung der parallel zur Längsachse verlaufenden Eingriffsmittel insbesondere kürzer ausgebildet sein, als eine axiale Länge des Zwischenelements, insbesondere kürzer ist als das 0,5-fache der axialen Länge des Zwischenelements. Auf diese Weise wird eine axiale Beweglichkeit des Zwischenelements relativ zum Aktuatorinnenteil ermöglicht.
Nach einer Ausführungsform weist das Zwischenelement des Aktuators einen ersten Endabschnitt auf, welcher der ersten Hydraulikkammer zugeordnet ist, und einen zweiten Endabschnitt, welcher der zweiten Hydraulikkammer zugeordnet ist. Die beiden Hydraulikkammern sind gegeneinander hydraulisch abgedichtet. Hierfür kann einer der beiden Endabschnitte mittels einer äußeren Dichtung gegenüber dem Aktuatoraußenteil abgedichtet und gegenüber dem Aktuatorinnenteil dichtungsfrei gestaltet sein, während der andere der beiden Endabschnitte mittels einer inneren Dichtung gegenüber dem Aktuatorinnenteil abgedichtet und gegenüber dem Aktuatoraußenteil dichtungsfrei ist. Durch diese Ausführung sind nur zwei Dichtungen nötig, um das Kolbenelement gegenüber den beiden Hydraulikkammern beziehungsweise die beiden Hydraulikkammern gegeneinander abzudichten, was sich günstig auf den Fertigungs- und Montageaufwand auswirkt.
Das Steuerelement kann nach den Anforderungen an die Stabilisatoranordnung gestaltet werden. Durch entsprechende Auslegung des Steuerelements kann die Dämpfung der Stabilisatoranordnung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der eingeleiteten Kräfte beziehungsweise Momente, welche wiederum von der Bewegungsfrequenz des Fahrzeugs abhängen, entsprechend den Bedürfnissen eingestellt werden. Vorzugsweise ist der hydraulische Aktuator so ausgelegt, dass bei höheren Frequenzen von beispielsweise größer als 2 Hz, insbesondere größer als 5 Hz eine geringe Dämpfkraft erreicht wird, und bei niedrigeren Frequenzen von beispielsweise kleiner als 5 Hz, insbesondere kleiner als 2 Hz, eine größere Dämpfkraft erzeugt wird. Es ist eine semi-aktive beziehungsweise adaptive Ausführung möglich, bei der eine Anpassung des Dämpfungsverhaltens automatisch, das heißt rein physikalisch beziehungsweise hydraulisch, ohne externe hydraulische oder elektrische (pneumatisch, magnetisch usw.) Ansteuerung erfolgt. Alternativ ist eine aktive Ausführung mit separater externer Steuerung möglich.
Beispielsweise kann das Steuerelement nach einer ersten Möglichkeit ein frequenzselektives Ventil umfassen, das eine variable Dämpfungskraft in Abhängigkeit von einer Schwingungsfrequenz und/oder der Schwingungsamplitude der Stabilisatoranordnung hat. Dabei kann das frequenzselektive Ventil derart ausgebildet sein, dass es bei höheren Anregungsfrequenzen und/oder Schwingungsamplituden eine geringere Dämpfungskraft aufweist als bei niedrigen Anregungsfrequenzen und/oder Schwingungsamplituden. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass die Bohrungsgrößen im Ventil entsprechend derart ausgewählt werden, um den gewünschten Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit zu leiten. Dabei können kleine Ablassbohrungen beziehungsweise Blenden im Ventil bei langsamer Anregung einen Durchtritt von Hydraulikfluid ermöglichen, während bei schneller Anregung ein hydraulischer Fluss unterbunden beziehungsweise gedämpft wird.
Nach einer zweiten Möglichkeit kann das Steuerelement ein frequenzselektives Ventil und zumindest ein steuerbares Schaltventil umfassen. Das frequenzselektive Ventil kann wie in der ersten Möglichkeit ausgestaltet sein. Das mindestens eine Schaltventil ist in der hydraulischen Verbindung zwischen den beiden Hydraulikkammern angeordnet. In der Schließstellung ist die hydraulische Verbindung zwischen den Kammern unterbrochen, so dass das Kolbenelement des Aktuators an einer axialen Bewegung gehindert ist. In dieser Schaltstellung sind das Aktuatoraußenteil und das Aktuatorinnenteil drehstarr miteinander verblockt. Es ergibt sich eine vergleichsweise harte Federkennung. In der Offenstellung des Schaltventils kommunizieren die beiden Kammern hydraulisch miteinander, so dass das Aktuator-Kolbenelement bei relativer Drehbewegung der beiden Stabilisatorabschnitte axial beweglich ist. Die Dämpfung erfolgt in dieser Schaltstellung mittels des frequenzselektiven Ventils variabel in Abhängigkeit von der Schwingungsfrequenz der Stabilisatoranordnung.
Nach einer dritten Möglichkeit kann das Steuerelement ein steuerbares Schaltventil umfassen, wie bei der zweiten Möglichkeit, jedoch unter Verzicht auf ein frequenzselektives Ventil. In der Schließstellung des Schaltventils sind die beiden Kammern hydraulisch voneinander getrennt, so dass das Aktuatoraußenteil und das Aktuatorinnenteil drehstarr miteinander verblockt sind. Es ergibt sich eine vergleichsweise harte Federkennung. In der Offenstellung des Schaltventils kommunizieren die beiden Kammern hydraulisch miteinander, so dass das Aktuator-Kolbenelement bei relativer Drehbewegung der beiden Stabilisatorabschnitte axial beweglich ist. Hieraus ergibt sich eine vergleichsweise weiche Federkennung über das mit den Stabilisatorabschnitten verbundene Federelement.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:

1 eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in einer ersten Ausführungsform;
2 den Aktuator der Stabilisatoranordnung aus 1 als Detail im Längsschnitt;
3 die Stabilisatoranordnung aus 1 schematisch;
4 schematisch eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in einer zweiten Ausführungsform;
5 schematisch eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in einer dritten Ausführungsform;
6 eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in einer weiteren Ausführungsform mit abgewandelter Anbindung der Steuereinheit;
7 eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in einer weiteren Ausführungsform mit abgewandelter Anordnung der Steuereinheit;
8 eine Aktuatoranordnung in einer abgewandelten Ausführung für eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung;
9 eine Aktuatoranordnung in einer abgewandelten Ausführung für eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung;

Die 1 bis 3, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung 2 in einer ersten Ausführungsform.
Die Stabilisatoranordnung 2 umfasst einen ersten Stabilisatorabschnitt 3 und einen zweiten Stabilisatorabschnitt 4, die gegeneinander verdrehbar mittels eines Federelements 5 miteinander gekoppelt sind, wobei der Stabilisator mit einer ersten Federkennlinie betreibbar ist. Die Stabilisatoranordnung 2 umfasst ferner einen hydraulischen Aktuator 6, über den die beiden Stabilisatorabschnitte 3, 4 in funktional paralleler Anordnung zum Federelement 5 hydraulisch miteinander koppelbar sind, wobei der Stabilisator mit einer zweiten Federkennlinie betreibbar ist.
Der Aktuator 6 umfasst ein Aktuatoraußenteil 7, das mit dem ersten Stabilisatorabschnitt 3 drehfest verbunden ist, ein Aktuatorinnenteil 8, das mit zweiten Stabilisatorabschnitt 4 drehfest verbunden ist, sowie ein radial zwischen den beiden Aktuatorteilen 7, 8 angeordnetes Zwischenelement 9. Das Aktuatoraußenteil 7 ist vorliegend als Gehäuseteil gestaltet, und das Aktuatorinnenteil 8 als Hohlwelle, ohne hierauf eingeschränkt zu sein. Das Aktuatorinnenteil 8 ist insbesondere mittels geeigneter Lagermittel 10, 11 um die Längsachse A im Aktuatorau ßenteil 7 drehbar gelagert und mittels geeigneter Dichtelemente 12, 13 gegenüber dieser abgedichtet. Das Aktuatoraußenteil 7 umfasst einen Anschlussabschnitt 14, der mit dem ersten Stabilisatorabschnitt 3 fest verbunden ist. An dem entgegensetzten Ende weist das als Hohlwelle ausgebildete Aktuatorinnenteil 8 einen Anschlussabschnitt 15 auf, an dem der zweite Stabilisatorabschnitt 4 fest verbunden ist. Das Federelement 5 ist insbesondere als Drehstabfeder gestaltet, wobei ein erstes Federende 16 über eine Steckverbindung mit dem Anschlussabschnitts 14 des Aktuatoraußenteils 7 drehfest verbunden ist und ein zweites Federende 17 über eine Steckverbindung mit dem Anschlussabschnitts 15 des Aktuatorinnenteils 8 drehfest verbunden ist. Bei einer Wankbewegung des Fahrzeugs werden die beiden Stabilisatorabschnitte 3, 4 beziehungsweise die hiermit verbundenen Aktuatorteile 7, 8 relativ zueinander verdreht, so dass das zwischengeschaltete Federelement 5 tordiert wird und die Wankbewegung mit einer ersten Federrate dämpft.
Eine zweite Federrate ergibt sich aufgrund des Aktuators 6. Dessen Zwischenelement 9 sitzt nach Art eines Kolbens zwischen dem Aktuatoraußenteil 7 und dem Aktuatorinnenteil 8 axial beweglich ein. Das Zwischenelement 9 ist Teil eines Rotations-Translations-Wandlers, welcher derart gestaltet ist, dass eine Verdrehbewegung der beiden Aktuatorteile 7, 8 relativ zueinander in eine Axialbewegung des Zwischenelements 9 umgewandelt wird beziehungsweise umwandelbar ist. Hierfür sind äußere Eingriffsmittel 18 vorgesehen, mit denen das Zwischenelement 9 mit dem Aktuatoraußenteil 7 insbesondere formschlüssig in Eingriff ist, sowie innere Eingriffsmittel 19, mit denen das Zwischenelement 9 mit dem Aktuatorinnenteil 8 insbesondere formschlüssig in Eingriff ist. Dabei haben bei der vorliegenden Ausführungsform die äußeren Eingriffsmittel 18 eine Steigungskomponente in axiale Richtung, wohingegen die inneren Eingriffsmittel 19 axial steigungsfrei zur Längsachse A sind beziehungsweise parallel zur dieser verlaufen. Es versteht sich, dass auch eine umgekehrte Zuordnung der Eingriffsmittel mit und ohne Steigungskomponente zum äußeren und inneren Aktuatorteil möglich ist.
Die Eingriffsmittel 18 mit axialer Steigungskomponente sind insbesondere in Form einer Helixanordnung gestaltet, bei der eine äußere Helixverzahnung 29 des Zwischenelements 9 in eine gegengleiche innere Helixverzahnung 30 des Aktuatoraußenteils 7 derart eingreift, dass das Zwischenelement und das Aktuatoraußenteil schraubenartig gegeneinander verdrehbar sind. Die Eingriffsmittel 19 ohne axiale Steigungskomponente sind insbesondere in Form einer Längsverzahnung gestaltet, wobei eine innere Hohlwellenverzahnung 31 des Zwischenelements 9 in eine gegengleiche Wellenverzahnung 32 des Aktuatorinnenteils 8 drehfest und axial bewegbar eingreift. Für eine ausreichende axiale Beweglichkeit des Zwischenelements 9 gegenüber dem Aktuatorinnenteil 8 ist die effektive axiale Länge der achsparallelen Eingriffsmittel 19 kürzer, als die axiale Länge des Zwischenelements 9, insbesondere kürzer ist als das 0,5-fache der axialen Länge des Zwischenelements.
Beim Bewegen des Zwischenelements 9 in eine erste axiale Richtung R1 wird eine erste hydraulische Kammer 20 druckbeaufschlagt. Beim Bewegen in die entgegengesetzte zweite Richtung R2 wird eine zweite hydraulische Kammer 21 druckbeaufschlagt, welche auf der entgegengesetzten Seite des Kolbenelements angeordnet ist. Die beiden Hydraulikkammern 20, 21 sind durch das Kolbenelement gegeneinander hydraulisch abgedichtet und unter Zwischenschaltung eines Steuerelements 22 hydraulisch miteinander verbunden.
Zum Abdichten der Hydraulikkammern 20, 21 ist an einem ersten Endabschnitt 23 des Zwischenelements 9 eine innere Dichtung 24 vorgesehen, welche die erste Hydraulikkammer 20 zum Aktuatorinnenteil 8 abdichtet, wobei der erste Endabschnitt 23 zum Aktuatoraußenteil 7 dichtungsfrei ist. Ferner ist an dem zweiten Endabschnitt 25 des Zwischenelements 9 eine äußere Dichtung 26 vorgesehen, welche die zweite Hydraulikkammer 21 zum Aktuatoraußenteil 7 abdichtet, wobei der zweite Endabschnitt 25 zum Aktuatorinnenteil 8 dichtungsfrei ist. Es sind somit nur zwei Dichtungen 24, 26 nötig, um das Zwischenelement 9 gegenüber den beiden Hydraulikkammern 20, 21 abzudichten. Die Endabschnitte 23, 25 können als Dichtungsträger gestaltet sein, die fest mit dem Zwischenelement 9 verbunden sind, beispielsweise mittels Schweißen.
Am Aktuatoraußenteil 7 sind ein erster hydraulischer Anschluss 27 zur ersten Hydraulikkammer 20 und ein zweiter hydraulischer Anschluss 28 zur zweiten Hydraulikkammer 21 vorgesehen. Die Anschlüsse 27, 28 sind über Hydraulikleitungen 38, 39 mit dem Steuerelement 22 hydraulisch verbunden, welche als starre oder flexible Leitungen gestaltet sein können.
Das Steuerelement 22 kann entsprechend den Anforderungen an die Stabilisatoranordnung 2 gestaltet werden. Durch entsprechende Auslegung des Steuerelements 22 kann die Dämpfung der Stabilisatoranordnung 2 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der eingeleiteten Kräfte beziehungsweise Momente, welche wiederum von der Bewegungsfrequenz des Fahrzeugs abhängen, nach Bedarf eingestellt werden. Vorzugsweise ist der hydraulische Aktuator 6 so ausgelegt, dass bei höheren Frequenzen von beispielsweise größer als 2 Hz, insbesondere größer als 5 Hz eine geringe Dämpfkraft erreicht wird, und bei niedrigeren Frequenzen von beispielsweise kleiner als 5 Hz, insbesondere kleiner als 2 Hz, eine größere Dämpfkraft erzeugt wird.
Nachstehend werden verschiedene funktionale Ausführungsbeispiele für den Aktuator 6 beziehungsweise das Steuerelement 22 anhand der 3 bis 5 erläutert. Es versteht sich, dass die in 1 gezeigte Stabilisatoranordnung mit jeder der nachstehend beschriebenen Aktuatoren beziehungsweise Steuerelementen versehen sein kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der Aktuator 6 mit Steuerelement 22 als semi-aktives System gestaltet. Hierfür umfasst das Steuerelement 22 eine Dämpfungseinheit 33, die hydraulisch mit der ersten und zweiten Hydraulikkammer 20, 21 verbunden ist, und einen Druckspeicher 34. Die Dämpfungseinheit 33 ist vorliegend in Form eines frequenzselektiven Ventils gestaltet, das eine variable Dämpfungskraft in Abhängigkeit von einer Schwingungsfrequenz und/oder Schwingungsamplitude der Stabilisatoranordnung 2 ermöglicht. Dabei ist das frequenzselektive Ventil insbesondere derart ausgebildet, dass es bei höheren Anregungsfrequenzen beziehungsweise Schwingungsamplituden eine geringere Dämpfungskraft aufweist als bei niedrigen Anregungsfrequenzen beziehungsweise Schwingungsamplituden. Der Druckspeicher 34 dient insbesondere zum Ausgleich von Temperaturänderungen und kann in das Steuerelement integriert sein, oder als separates Element mit diesem verbunden sein. Eine externe Steuerung oder Schaltung ist bei dieser Ausführung nicht vorgesehen.
Die 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Aktuators 6 beziehungsweise der Steuereinheit 22, die als aktives System gestaltet ist. Diese Ausführung entspricht weitestgehend der Ausführung gemäß 3, auf deren Beschreibung insofern abkürzend Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Ergänzung zu dem obigen System sind vorliegend gemäß 4 zwei extern steuerbare Schaltventile 35, 36 vorgesehen, welche zwischen den Hydraulikkammern 20, 21 und den Anschlüssen des frequenzselektiven Ventils angeordnet sind. In der Schließstellung der Schaltventile 35, 36, die in 4 gezeigt ist, ist die hydraulische Verbindung zwischen den Kammern 20, 21 unterbrochen, so dass das Kolbenelement 9 des Aktuators 6 an einer axialen Bewegung gehindert ist. In dieser Schaltstellung sind das Aktuatoraußenteil 7 und das Aktuatorinnenteil 8 drehstarr miteinander verblockt. Es ergibt sich eine vergleichsweise harte Federkennung, unter Umgehung des Federelements 5. In der Offenstellung der Schaltventile 35, 36 kommunizieren die beiden Kammern 20, 21 hydraulisch miteinander, so dass das Kolbenelement 9 bei relativer Drehbewegung der beiden Stabilisatorabschnitte 3, 4 axial beweglich ist. Die Dämpfung erfolgt in dieser Schaltstellung mittels des frequenzselektiven Ventils 33 variabel in Abhängigkeit von der Schwingungsfrequenz der Stabilisatoranordnung. Das frequenzselektive Ventil 33 kann wie bei der Ausführungsform nach 3 gestaltet sein.
In 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für den Aktuator 6 beziehungsweise die Steuereinheit 22 gezeigt, die als aktives System gestaltet ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass nur ein steuerbares Schaltventil 35 vorgesehen ist, aber kein frequenzselektives Ventil. Die Schaltfunktion ist wie in 4 beschrieben. In der Schließstellung des Schaltventils 35 sind die beiden Kammern 20, 21 hydraulisch voneinander getrennt. In der Offenstellung des Schaltventils 35 kommunizieren die beiden Kammern 20, 21 hydraulisch miteinander, so dass ein relatives Verdrehen der beiden Stabilisatorabschnitte 3, 4 zueinander ermöglicht wird und das Kolbenelement 9 entsprechend axial beweglich ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Aktuators 6 ergibt sich eine konstruktive Flexibilität hinsichtlich der Ausgestaltung und Anordnung der Steuerelements 22. Nachstehend werden verschiedene konstruktive Ausführungsbeispiele für die Anordnung des Steuerelements 22 anhand der 6 bis 9 erläutert.
In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Steuerelement 22 mit axialer Überdeckung zum Aktuator 6 angeordnet. Dabei ist das Gehäuse 37 des Steuerelements 22 fest mit dem Aktuatoraußenteil 7 verbunden, beispielsweise durch Kleben, Schweißen oder eine Schraubverbindung. Die Verbindungsleitungen 38, 39 beziehungsweise Anschlüsse 27, 28 münden in axiale Endabschnitte des Aktuators 6.
Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Steuerelement axial versetzt zum Aktuator 6 angeordnet. Dabei ist das Steuergehäuse 37 mit einem Stabilisatorabschnitt 3 fest verbunden beziehungsweise sitzt auf diesem auf. Die Leitungen 38, 39 sind dabei vorzugsweise so gestaltet, dass sie eine geringe Drehbeweglichkeit aufweisen, um ein relatives Verdrehen zwischen den Stabilisatorabschnitten 3, 4 auszugleichen.
Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher 34 des Steuerelements 22 als separates Element gestaltet und mit dem Dämpfungselement 33 verbunden ist. Ferner sind das Steuerelement 22 und der Druckspeicher 34 mit axialer Überdeckung zum Aktuator 6 angeordnet. Das Gehäuse 37 des Steuerelements 22 ist fest mit dem Aktuatorgehäuse 7 verbunden. Die Verbindungsleitungen 38, 39 beziehungsweise Anschlüsse 27, 28 schließen an einem Mantelabschnitt des Aktuatorgehäuses an.
Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Steuerelement 22 die Dämpfungseinheit 33 und den Druckspeicher 34 als eine Baueinheit. Das Steuerelement 22 ist länger als der Aktuator 6 und überragt diesen an einer Seite in axiale Richtung. Die Verbindungsleitungen 38, 39 beziehungsweise Anschlüsse 27, 28 schließen an einem Mantelabschnitt des Aktuatorgehäuses an.
Bezugszeichenliste

2: Stabilisatoranordnung
3: erster Stabilisatorabschnitt
4: zweiter Stabilisatorabschnitt
5: Federelement
6: Aktuator
7: Aktuatorau ßenteil
8: Aktuatorinnenteil
9: Zwischenelement
10: Lagermittel
11: Lagermittel
12: Dichtelement
13: Dichtelement
14: Anschlussabschnitt
15: Anschlussabschnitt
16: erstes Federende
17: zweites Federende
18: äußere Eingriffsmittel
19: innere Eingriffsmittel
20: erste Hydraulikkammer
21: zweite Hydraulikkammer
22: Steuerelement
23: erster Endabschnitt
24: innere Dichtung
25: zweiter Endabschnitt
26: äußere Dichtung
27: erster Anschluss
28: zweiter Anschluss
29: äußere Helixverzahnung
30: innere Helixverzahnung
31: Hohlwellenverzahnung
32: Wellenverzahnung
33: Dämpfungseinheit
34: Druckspeichers
35: Schaltventil
36: Schaltventil
37: Steuergehäuse
38: Leitung
39: Leitung
A: Achse
R1: erste Richtung
R2: zweite Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2020/061765 PCT [0003]
DE 102009029802 A1 [0004]
DE 202015101123 U1 [0005]
DE 102017118044 A1 [0006]

Claims

Stabilisatoranordnung für ein zweispuriges Fahrzeug, umfassend: einen ersten Stabilisatorabschnitt (3); einen zweiten Stabilisatorabschnitt (4); ein Federelement (5), das zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt (3) und dem zweiten Stabilisatorabschnitt (4) angeordnet ist; einen hydraulischen Aktuator (6) mit einem Aktuatoraußenteil (7), das mit einem von dem ersten und zweiten Stabilisatorabschnitt (3, 4) drehfest verbunden ist, und mit einem Aktuatorinnenteil (8), das mit dem anderen von dem ersten und zweiten Stabilisatorabschnitt (4) drehfest verbunden ist, sowie mit einem Zwischenelement (9), das über äußere Eingriffsmittel (18) mit dem Aktuatoraußenteil (7) verbunden ist und über innere Eingriffsmittel (19) mit dem Aktuatorinnenteil (8) verbunden ist, wobei eines von den äußeren und inneren Eingriffsmitteln (18, 19) eine Steigungskomponente in axiale Richtung aufweist und das andere von den äußeren und inneren Eingriffsmitteln (19, 18) parallel zur Längsachse verläuft, so dass ein relative Drehbewegung zwischen dem Aktuatoraußenteil (7) und dem Aktuatorinnenteil (8) in eine axiale Bewegung des Zwischenelements (9) umgewandelt wird, wobei das Zwischenelement (9) beim Bewegen in eine erste Richtung (R1) eine erste Hydraulikkammer (20) druckbeaufschlagt und beim Bewegen in die entgegengesetzte zweite Richtung (R2) eine zweite Hydraulikkammer (21) druckbeaufschlagt; wobei die erste Hydraulikkammer (20) und eine zweite Hydraulikkammer (21) unter Zwischenschaltung eines Steuerelements (22) hydraulisch miteinander verbunden sind.
Stabilisatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster hydraulischer Anschluss (27) für die erste Hydraulikkammer (20) und ein zweiter hydraulischer Anschluss (28) für die zweite Hydraulikkammer (21) beide mit dem Aktuatoraußenteil (7) verbunden sind.
Stabilisatoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Verbindungsleitung (38) zwischen dem ersten hydraulischen Anschluss (27) und dem Steuerelement (22) sowie eine zweite Verbindungsleitung (39) zwischen dem zweiten hydraulischen Anschluss (28) und dem Steuerelement (22) jeweils starr oder flexibel ausgebildet sind.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatoraußenteil (7) als Gehäuseteil gestaltet ist, und dass das Aktuatorinnenteil (8) als Hohlwelle gestaltet ist, wobei eines von dem Aktuatoraußenteil (7) und dem Aktuatorinnenteil (8) mit dem ersten ersten Stabilisatorabschnitt (3) drehfest verbunden ist, und das andere von dem Aktuatoraußenteil (7) und dem Aktuatorinnenteil (8) mit dem zweiten Stabilisatorabschnitt (4) drehfest verbunden ist.
Stabilisatoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5) als eine Torsionsfeder gestaltet ist, die funktional parallel zum Aktuator (6) zwischen dem ersten Stabilisatorabschnitt (3) und dem zweiten Stabilisatorabschnitt (4) angeordnet ist, wobei sich die Torsionsfeder durch das als Hohlwelle gestaltete Aktuatorinnenteil (8) axial hindurcherstreckt und mit einem ersten Endabschnitt mit dem ersten Stabilisatorabschnitt (3) drehfest verbunden ist, und mit einem zweiten Endabschnitt mit dem zweiten Stabilisatorabschnitt (4) drehfest verbunden ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (9) einen ersten Endabschnitt (23) aufweist, welcher der ersten Hydraulikkammer (20) zugeordnet ist, und einen zweiten Endabschnitt (25), welcher der zweiten Hydraulikkammer (21) zugeordnet ist, wobei einer von dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt mittels einer äußeren Dichtung (26) gegenüber dem Aktuatoraußenteil (7) abgedichtet und gegenüber dem Aktuatorinnenteil (8) dichtungsfrei ist, und der andere von dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt mittels einer inneren Dichtung (24) gegenüber dem Aktuatorinnenteil (8) abgedichtet und gegenüber dem Aktuatoraußenteil (7) dichtungsfrei ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Eingriffsmittel (18) winklig zur Längsachse (A) verlaufen, und die inneren Eingriffsmittel (19) parallel zur Längsachse (A) verlaufen, oder, dass die äußeren Eingriffsmittel parallel zur Längsachse (A) verlaufen, und die inneren Eingriffsmittel winklig zur Längsachse (A) verlaufen.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Eingriffsmittel (18) des Zwischenelements (9) in Form einer Helixverzahnung gestaltet sind, die in eine entsprechende Gegenverzahnung des Aktuatoraußenteils (7) schraubenartig drehbar eingreift.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Eingriffsmittel (19) des Zwischenelements (9) in Form einer Längsverzahnung gestaltet sind, die in eine entsprechende Wellenverzahnung des Aktuatorinnenteils (8) drehfest und axial verschieblich eingreift.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung von den parallel zur Längsachse (A) verlaufenden Eingriffsmitteln (19) kürzer ist als eine axiale Länge des Zwischenelements (9), insbesondere kürzer ist als das 0,5-fache der axialen Länge des Zwischenelements (9).
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (22) eine Dämpfungseinheit (33) und einen Druckspeicher (34) aufweist, wobei die Dämpfungseinheit (33) insbesondere als semi-aktive oder aktive Einheit gestaltet ist.
Stabilisatoranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit (33) ein frequenzselektives Ventil umfasst, das in Abhängigkeit von einer Schwingungsfrequenz der Stabilisatoranordnung (2) eine variable Dämpfungskraft aufweist, wobei das frequenzselektive Ventil insbesondere derart ausgebildet ist, dass es bei höheren Anregungsfrequenzen von mehr als 5 Hz eine geringere Dämpfungskraft aufweist als bei niedrigen Anregungsfrequenzen von weniger als 2 Hz.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (22) zumindest teilweise mit axialer Überdeckung zu dem Aktuator (6) angeordnet ist und ein Steuergehäuse (37) aufweist, das mit dem Aktuatoraußenteil (7) fest verbunden ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (22) zumindest teilweise axial versetzt zu dem Aktuator (6) angeordnet ist, wobei das Steuergehäuse (37) zumindest mittelbar mit dem Aktuatoraußenteil (7) fest verbunden ist.
Stabilisatoranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergehäuse (37) über ein Verbindungselement mit dem an das Aktuatoraußenteil (7) angeschlossenen Stabilisatorabschnitt (3, 4) verbunden ist, wobei das Verbindungselement insbesondere geringe Winkeldifferenzen aufnehmen kann.