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Die Erfindung betrifft einen Spielausgleich für ein Schwenkmotorgetriebe,
eines zur Wankregelung geteilten Kraftfahrzeugstabilisators, nach dem über
begriff des ersten Anspruchs.
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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. Dieser Schwenkmotor kann hydraulisch angetrieben
werden.
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Anstelle eines hydraulischen Drehantriebes kann auch ein
elektromechanischer Schwenkmotor vorgesehen werden, der einen Elektromotor und ein
mechanisches Getriebe sowie eine Feststellbremse umfasst, wie dies in der
DE 198 46 275 A1 beschrieben ist. Dann erhält man einen Stabilisator,
dessen beide Stabilisatorhälften, die durch einen 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.
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Elektromotore zeichnen sich üblicherweise durch hohe Drehzahlen und
geringe Nennmomente aus und sind per se für den vorliegenden
Anwendungsfall in einem elektromechanischen Stabilisator nicht besonders gut
geeignet. Der elektromechanische Schwenkmotor hierin sollte nämlich hohe
Drehmomente bei geringen Drehwinkeln erzeugen. Für das benötigte
Getriebe ergibt sich aus diesem Widerspruch zwangsläufig eine hohes
Übersetzungsverhältnis, welches jedoch Nachteile mit sich bringt. So resultiert
hieraus nicht nur eine große Baugröße (aufgrund der erforderlichen
Planetenstufen), sondern auch ein relativ niedriger Wirkungsgrad (aufgrund der
unvermeidbaren Reibungsverluste). In Abhängigkeit vom jeweiligen
Anwendungsfall sind derart hohe Drehmomente am Stabilisator zu realisieren, dass
die hierfür erforderlichen hohen Übersetzungsverhältnisse mit dem zur
Verfügung stehenden Bauraum, sowie dem erforderlichen Wirkungsgrad nicht
zu verwirklichen sind.
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Die DE 101 33 431 beschreibt deshalb Schwenkmotoren mit einfachem
Getriebe, welches auch für einen elektromotorischen Stellantrieb gut geeignet
ist, nämlich ein Kurvenbahn-Getriebe, das mit zwei den Stabilisatorhälften
zugeordneten, um eine gemeinsame Längsachse gegeneinander
verdrehbaren Kurvenbahnträgern, in deren sich voneinander unterscheidenden und
sich zumindest abschnittsweise im wesentlichen in Richtung der
gemeinsamen Längsachse erstreckenden Kurvenbahnen, ein mittels des
Verstellantriebs längs dieser Kurvenbahnen verschiebbares Koppelelement geführt ist.
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Dabei sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der
Verstellantrieb keineswegs in Form eines Elektromotors ausgebildet sein muss,
jedoch sein kann. Die besonderen Vorteile des vorgeschlagenen Getriebes
kommen jedoch auch bei anderen Verstellantrieben zum Tragen, so zum
Beispiel in Verbindung mit einer das Koppelelement längs der Kurvenbahnen
verschiebenden, bevorzugt hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit.
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Es ist auch möglich, das Koppelelement einfach durch einen Elektromotor
längs der Kurvenbahnen zu verschieben, zum Beispiel unter
Zwischenschaltung einer Gewindespindel.
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Ein solches Kurvenbahn-Getriebe, bei dem ein Koppelelement gleichzeitig in
zwei unterschiedlichen Kurvenbahnen geführt ist, die ihrerseits in zwei
voneinander getrennten Kurvenbahnträgern vorgesehen sind, die
gegeneinander um eine gemeinsame Längsachse verdrehbar sind hat den Nachteil,
dass die beiden Kurvenbahnträger, werden sie im Nulllagenbereich nicht
relativ zueinander bewegt, aufgrund des Spiels zwischen Koppelelement und
Kurvenbahnträgern, Klappergeräusche verursachen.
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Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kurvenbahn-Getriebe, bei dem ein
Koppelelement gleichzeitig in zwei unterschiedlichen Kurvenbahnen geführt
ist, die ihrerseits in zwei voneinander getrennten Kurvenbahnträgern
vorgesehen sind, so zu gestalten, dass im Nulllagenbereich keine
Klappergeräusche auftreten.
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Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Nach der Erfindung wird ein solcher Spielausgleich für ein
Schwenkmotorgetriebe eines zur Wankregelung geteilten Kraftfahrzeugstabilisators, mit
einem längsverschieblichen Koppelelement, das so mit mindestens jeweils
einem Finger, mit im wesentlichen radial verlaufender Mittenachse, in
mindestens je eine Nut zweier, jeder mit einem Stabilisatorteil verbundenen
Kurvenbahnträger eingreift, dass diese auch in einer im wesentlichen
unbelasteten Neutrallage des Schwenkmotorgetriebes über das Koppelelement
gegeneinander verspannt sind, indem mindestens ein, mindestens im
wesentlichen in Umfangsrichtung beweglicher Finger mit einer Vorspannung in
Richtung einer Nutseite beaufschlagt ist, dadurch erreicht, dass dieser
Finger um eine im wesentlichen radial gerichtete Drehachse schwenkbar am
Koppelelement befestigt und über ein Federelement elastisch nachgiebig
gegen eine Nutseite gehalten ist.
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Das hat den Vorteil, dass die beiden Kurvenbahnträger über das
Koppelelement auch im Nulllagenbereich, zum Beispiel bei Autobahnfahrt, auf
einfache Weise vorgespannt sind und so ein Klappern der sich sonst hin- und
herbewegenden Teile verhindert wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind Mittenachse und
Drehachse des Fingers in Längsrichtung des Schwenkmotorgetriebes parallel
versetzt zueinander angeordnet. Dadurch kann der Spielausgleich einfach
montiert werden und alle dafür benötigten Teile können auf einem numerisch
gesteuerten Bearbeitungszentrum hergestellt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind mindestens zwei,
einander gegenüberliegende Finger um jeweils eine im wesentlichen radial
gerichtete Drehachse schwenkbar am Koppelelement befestigt und über
jeweils ein Federelement elastisch nachgiebig gegen jeweils eine Seite der
Nuten gehalten. Dadurch wird vorteilhafterweise ein günstiger Kraft- und
Momentenausgleich erreicht, so dass die vom Elektromotor angetriebene
Spindel nur geringe Belastung erfährt und entsprechend klein dimensioniert
werden kann.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert. Dazu zeigt die Fig. 1 einen Kraftfahrzeugstabilisator mit
elektromechanischem Schwenkmotor 1 zum Verdrehen zweier
Stabilisatorhälften 5, 5' gegeneinander. Aus Fig. 2 geht das Funktionsprinzip des
aufgebrochen dargestellten Schwenkmotors 1 am besten hervor und die
Fig. 3, 4 und 5 zeigen ein erfindungsgemäßes Koppelelement mit
Spielausgleich in räumlicher Darstellung und in zwei Ansichten.
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Ein elektromechanischer Schwenkmotor 1 ist in Fig. 1 dargestellt
umfassend einen Elektromotor als Verstellantrieb 2 und ein mechanisches
Getriebe 3, sowie eine Feststellbremse 4. Die gewählte Getriebeübersetzung
des Getriebes 3 ist konstant. Die Dynamik des Gesamtsystems ist dabei
maßgeblich durch die Getriebeübersetzung, die Massenträgheit des
Systems und die Torsionssteifigkeit der beiden Stabilisatorhälften 5, 5'
gekennzeichnet. Die Feststellbremse 4 wird benötigt, um den Elektromotor 2 vor
einer Überlastung infolge hoher Stabilisatormomente zu schützen.
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Fig. 2 zeigt den Schwenkmotor 1, bestehend aus dem Elektromotor als
Verstellantrieb 2, sowie aus dem mechanischen Getriebe 3, in Form eines
Kurvenbahn-Getriebes, für welches im weiteren ebenso die Bezugsziffer 3
verwendet wird. Das Kurvenbahn-Getriebe 3 besteht unter anderem aus
zwei Kurvenbahnträgern 30, 30', in denen symmetrisch auf dem Umfang
verteilt viermal, nur teilweise sichtbar, jeweils Kurvenbahnpaare 31, 31' als
Nuten eingefräst sind. Die Kurvenbahnträger 30, 30' sind als konzentrisch
zueinander angeordnete Hohlzylinder ausgebildet, für welche im folgenden
ebenfalls die Bezugsziffern 30, 30' verwendet werden. In die Mantelflächen
dieser Hohlzylinder 30, 30' sind dabei die im wesentlichen in Richtung der
gemeinsamen Zylinder-Längsachse 8, dabei jedoch auch zumindest
bereichsweise und zumindest geringfügig gegenüber dieser geneigt
verlaufenden Kurvenbahnpaare 31, 31' als Nuten eingebracht. Dabei ist es
funktionswesentlich, dass sich die beiden Kurvenbahnen 31, 31' jedes
Kurvenbahnpaars in ihrem Verlauf voneinander unterscheiden.
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Am ersten Kurvenbahnträger 30 ist die eine Stabilisatorhälfte 5 und am
zweiten Kurvenbahnträger 30' die andere Stabilisatorhälfte 5' befestigt. Ein
Bruchteil der Stabilisatorhälften 5, 5' sind in Fig. 2 gezeigt, woraus
hervorgeht, dass auch die Stabilisatorhälften 5, 5' im Bereich dieser Befestigung
koaxial zu den Hohlzylindern 30, 30' angeordnet sind.
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In den Kurvenbahnen 31, 31', der vier am Umfang verteilten, gleich
gestalteten Kurvenbahnpaare, ist ein Koppelelement 32 geführt. Dieses im
wesentlichen zentral innerhalb der Hohlzylinder 30, 30' angeordnete und längs
deren gemeinsamer Zylinder-Längsachse 8 verschiebbare Koppelelement
32 trägt an jedem von vier Fingern 34 zwei Stützrollen 33, 33', die jeweils um
eine nicht dargestellte Fingermittelachse, die senkrecht zur genannten
Längsachse 8 verläuft, verdrehbar sind. Dabei greifen die Stützrollen 33 in
die Kurvenbahnen 31 und die Stützrollen 33' in die Kurvenbahnen 31' ein.
Wird nun das Koppelelement 32 mittels des Verstellantriebes 2 entlang der
Zylinder-Längsachse 8, längs der beiden sich voneinander unterscheidenden
Kurvenbahnen 31, 31' verschoben, so werden zwangsläufig die beiden
Hohlzylinder/Kurvenbahnträger 30, 30' relativ zueinander verdreht.
Demzufolge ist aus einer Längsverschiebung des Koppelelementes 32 eine
gegenseitige Verdrehbewegung der an den Hohlzylindern 30, 30' befestigten
Stabilisatorhälften 5, 5' erzielbar.
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Das Koppelelement 32 ist mittels einer vom insbesondere
elektromotorischen Verstellantrieb 2 in Rotation versetzbaren, nicht sichtbaren
Gewindespindel über eine Büchse 35 (Fig. 3 bis 5) entlang der
Zylinder-Längsachse 8, in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Gewindespindel hin bzw.
her verschiebbar. Bei entsprechend selbsthemmender Auslegung dieses
Getriebes 3 wird dann im übrigen die in Verbindung mit Fig. 1 erwähnte
Feststellbremse (Bezugsziffer 4) nicht benötigt. Anstelle dieses Verstellantriebes
2 mit der Gewindespindel kann aber auch eine hydraulische Zylinder-Kolben-
Einheit vorgesehen sein, um das Koppelelement 32 wie gewünscht
verschieben zu können.
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Die Fig. 3 bis 5 zeigen das durch Drehen, der nicht gezeichneten, in
einer Büchse 35 mit Innengewinde verdrehbar gelagerten Gewindespindel,
sich auf dieser längsverschiebende Koppelelement 32 des
Schwenkmotorgetriebes zur Wankregelung. Der Spielausgleich ist entsprechend der
Erfindung dargestellt. Das Koppelelement 32 besitzt vier Finger 34 mit im
wesentlichen radial, senkrecht zur Gewindespindel bzw. Büchse 35
verlaufenden Fingermittenachsen. Jeder Finger 34 erstreckt sich, wie in Fig. 2
dargestellt, in je eine, jeweils als Nut ausgebildete, Kurvenbahn 31 und
Kurvenbahn 31' zweier, jeder mit einem Stabilistorteil 5, 5' verbundenen
Kurvenbahnträger 30, 30' hinein. Der Spielausgleich dient dazu, dass die
Kurvenbahnträger 30, 30' auch in einer im wesentlichen unbelasteten
Neutrallage des Schwenkmotorgetriebes über das Koppelelement 32
gegeneinander verspannt werden. Das wird dadurch erreicht, dass zwei der vier Finger
34 jeweils um eine im wesentlichen radial, senkrecht zur
Zylinder-Längsachse 8 bzw. Büchse 35 gerichtete Drehachse 36 schwenkbar über
Trägerplatten 38 am Koppelelement 32 befestigt sind. Die Trägerplatten 38 sind so
mit Spiel im Koppelelement 32 eingebaut, dass sie um einen für den
Spielausgleich ausreichenden Betrag um die Drehachse 36 geschwenkt werden
können. Fixiert ist jede Trägerplatte 38 drehbeweglich durch eine
Befestigungsschraube 39. Zusätzlich werden diese schwenkbar über die
Trägerplatten 38 befestigten zwei der vier Finger 34 über jeweils ein Federelement,
hier ausgeführt als Spannstift 37, elastisch nachgiebig gegen eine Nutseite
der jeweiligen Kurvenbahnen 31 und 31' gehalten (Fig. 2). Durch diese
Vorspannung der zwei von vier Fingern 34 in Richtung einer Nutseite werden die
beiden Kurvenbahnträger 30, 30' auch im Nulllagenbereich des
Schwenkmotorgetriebes über das Koppelement 32 gegeneinander verspannt, was ein
Klappern der sich sonst hin- und herbewegenden Teile verhindert.
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Die Mittenachsen und Drehachsen 36 der zwei der vier Finger 34 sind
zueinander in Längsrichtung des Schwenkmotorgetriebes parallel versetzt
angeordnet. Außerdem sind zwei einander gegenüberliegende Finger 34 um
jeweils eine im wesentlichen radial gerichtete Drehachse 36 schwenkbar am
Koppelelement 32 befestigt und über jeweils einen Spannstift 37 elastisch
nachgiebig jeweils gegen die einen Nutseiten gehalten. Dadurch wird ein
günstiger Kraft- und Momentenausgleich erreicht, so dass die vom
Elektromotor angetriebene Gewindespindel in der Büchse 35 nur geringe Belastung
erfährt.