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Title:
ANTI-ROLL BAR FOR THE CHASSIS OF A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/041560
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an anti-roll bar for the chassis of a motor vehicle, comprising an actuator (3), which is mounted between anti-roll bar halves (1, 2) and which rotates these about a rotation axis in opposite directions as necessary. The curved track supports (4, 5) of the actuator that are assigned to the anti-roll bar halves (1, 2) are each provided with a curved track (17, 18) inside of which a coupling element (13) is guided that can be displaced along these curved tracks (17, 18) by means of an actuating drive (7, 10). The U-shaped or V-shaped curved track (18) of one curved track support (5) has two curved track branches (19, 20) that are arranged in a mirror symmetric manner in relation to a longitudinal central plane containing the rotation axis of the actuator (3).

Inventors:
KRAUS MANFRED (DE)
OSTERLAENGER JUERGEN (DE)
HOCHMUTH HARALD (DE)
DIRNBERGER THOMAS (DE)
REIK WOLFGANG (DE)
PFUND THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/011718
Publication Date:
May 21, 2004
Filing Date:
October 23, 2003
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
LUK LAMELLEN & KUPPLUNGSBAU (DE)
KRAUS MANFRED (DE)
OSTERLAENGER JUERGEN (DE)
HOCHMUTH HARALD (DE)
DIRNBERGER THOMAS (DE)
REIK WOLFGANG (DE)
PFUND THOMAS (DE)
International Classes:
B60G17/02; B60G21/055; H02K7/06; (IPC1-7): B60G/
Domestic Patent References:
WO2001053121A12001-07-26
Foreign References:
DE10002455A12001-07-26
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Wankstabilisator für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges, mit einem zwi schen Stabilisatorhälften (1,2) angeordneten und diese bedarfsweise ge geneinander um eine Drehachse verdrehenden Aktuator (3), dessen den Stabilisatorhälften (1,2) zugeordnete Kurvenbahnträger (4,5) jeweils mit einer Kurvenbahn (17,18) versehen sind, in denen ein mittels eines Stel antriebes (7,10) entlang dieser Kurvenbahnen (17,18) verschiebbares Koppelelement (13) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Uoder Vförmige Kurvenbahn (18) des einen Kurvenbahnträgers (5) zwei etwa U oder Kurvenbahnschenkel (19,20) aufweist, die spiegelsymmetrisch zu ei ner die Drehachse des Aktuators (3) enthaltenen Längsmittelebene ange ordnet sind.
2. Wankstabilisator nach Anspruch 1, bei dem sich die Kurvenbahnschenkel (19,20) in einer in der Längsmittelebene enthaltenen Schnittstelle (21) ver einigen.
3. Wankstabilisator nach Anspruch 2, bei dem das Koppelement (13) in seiner Neutralstellung in der Schnittstelle (21) der beiden Kurvenbahnschenkel (19,20) angeordnet ist.
4. Wankstabilisator nach Anspruch 2, bei dem in der Schnittstelle (21) der beiden Kurvenbahnschenkel (19,20) eine Halteposition (23) für das Kop pelelement (13) ausgebildet ist.
5. Wankstabilisator nach Anspruch 4, bei dem die innere Wandung der Kur venbahn (18) im Bereich der Schnittstelle (21) mit einem als Halteposition für das Koppelelement (13) ausgebildeten, quer zu der Drehachse des Ak tuators angeordneten Plateau (24) versehen ist.
6. Wankstabilisator nach Anspruch 3, bei dem eine Steuerung (25) vorgese hen ist, mittels der das Koppelelement (13) wahlweise aus der Neutralstel lung heraus in einen der beiden Kurvenbahnschenkel (19,20) eingelenkt ist.
7. Wankstabilisator nach Anspruch 6, bei dem die Steuerung eine Wippe (26) aufweist, deren Wippachse quer zur Drehachse des Aktuators (3) angeord net ist.
8. Wankstabilisator nach Anspruch 7, bei dem das eine Wippenende (28) an dem Koppelelement (13) und das andere Wippenende (29) an dem anderen Kurvenbahnträger (4) angreift.
9. Wankstabilisator nach Anspruch 1, bei dem die geradlinige Kurvenbahn (17) des anderen Kurvenbahnträgers (4) parallel zur Drehachse des Aktua tors (3) ausgebildet ist.
Description:
Wankstabilisator für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges Beschreibung Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wankstabilisator für das Fahrwerk ei- nes Kraftfahrzeugs. Diese Stabilisatoren haben die Aufgaben, die Wanknei- gung des Aufbaus bei Kurvenfahrt zu verringern und das Kurvenverhalten zu beeinflussen, also die Fahrsicherheit zu erhöhen. Im Regelfall bleibt bei gleich- seitiger Federung der Stabilisator wirkungslos.

Aus DE 100 02 455 A1 beispielsweise ist eine Stabilisatoranordnung für das Fahrwerk eines Fahrzeugs bekannt geworden, bei dem zwischen Stabilisator- hälften ein Aktuator angeordnet ist, der die beiden Stabilisatorhälften bedarfs- weise gegeneinander um eine Drehachse verdreht. Die Verdrehung der beiden Stabilisatorhälften zueinander soll dabei dem Wanken des Aufbaus entgegen.

Der Aktuator weist Kurvenbahnträger mit jeweils einer Kurvenbahn auf, in de- nen ein mittels eines Stellantriebes entlang dieser Kurvenbahnen verschiebba- res Koppelelement geführt ist. Als Stellantrieb kann beispielsweise ein Kugel- gewindetrieb vorgesehen sein, auf dessen Gewindespindel eine Spindelmutter angeordnet ist, die das Koppelelement trägt. Das Koppelelement umfasst quer zur Drehachse des Aktuators angeordnete Zapfen, auf denen Stützrollen dreh- bar gelagert sind. Diese Stützrollen greifen in die Kurvenbahnen der beiden Kurvenbahnträger ein. Unter Drehung der Gewindespindel verschiebt sich die

Spindelmutter entlang der Drehachse des Aktuators, wobei die Stützrollen ent- lang der Kurvenbahnen abwälzen. Während dieser Stellbewegung findet auf- grund der Gestaltung der Kurvenbahnen eine Relativdrehung der beiden Kur- venbahnträger zueinander statt. Diese Relativdrehung erzeugt ein Drehmo- ment, dass dem unerwünschten Wanken entgegen gerichtet ist. Die eine Kur- venbahn ist etwa S-förmig ausgebildet, wobei das eine Ende der S-förmigen Kurvenbahn zum einen axialen Ende des Aktuators und das andere Ende der S-förmigen Kurvenbahn zum anderen axialen Ende des Aktuators gerichtet ist.

Eine Neutralstellung oder Ausgangsstellung des Aktuators ist in Längsrichtung des Aktuators gesehen etwa in der Mitte der S-förmigen Kurvenbahn vorgese- hen. Eine Verlagerung des Koppelelementes aus dieser Ausgangsposition er- folgt je nach der Wankrichtung zu dem einen oder zu dem anderen axialen Ende der S-förmigen Kurvenbahn hin. Um den Bauraum des Aktuators in axia- ler Richtung zu reduzieren können die beiden Kurvenbahnträger koaxial inein- ander angeordnet sein. Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Wankstabilisa- tor nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, bei dem der axiale Bauraumbedarf weiter reduziert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die U-oder V- förmige Kurvenbahn des einen Kurvenbahnträgers zwei etwa U-oder V-förmig zueinander angeordnete Kurvenbahnschenkel aufweist, die spiegelsymmet- risch zu einer die Drehachse des Aktuators enthaltenden Längsmittelebene angeordnet sind. Je nach Wankrichtung wird das Koppelelement entweder in dem einen Kurvenbahnschenkel oder in dem anderen Kurvenbahnschenkel geführt und verlagert. Durch diese V-förmige Anordnung kann gegenüber der bekannten Lösung eine Halbierung der axialen Erstreckung der Kurvenbahn erreicht werden.

Die beiden Kurvenbahnschenkel vereinigen sich vorzugsweise in einer in der Längsmittelebene enthaltenen Schnittstelle. Das Koppelelement kann auf diese Weise ausgehend von der Schnittstelle je nach Bedarf in den einen Kurven-

bahnabschnitt oder in den anderen Kurvenbahnabschnitt gelenkt werden.

Vorzugsweise ist in der Schnittstelle die Neutralstellung des Aktuators vorge- sehen. Wenn beispielsweise als Kurvenbahnträger ein Rohrstück verwendet wird, kann die U-oder V-förmige Kurvenbahn problemlos an diesen Rohrstück ausgebildet werden. Um das Koppelelement in seiner Neutralstellung einwand- frei zu halten, kann in der Schnittstelle der beiden Kurvenbahmschenkel eine Halteposition für das Koppelelement ausgebildet sein. Wenn beispielsweise das Rohrstück als Kurvenbahnträger verwendet wird, kann die innere Wan- dung der Kurvenbahn im Bereich der Schnittstelle mit einem quer zur Drehach- se des Aktuators angeordneten Plateau versehen sein. In seiner Ausgangsstel- lung ruht das Koppelelement auf dem Plateau. Wenn beispielsweise bei Kur- venfahrt dem Wanken entgegengesteuert werden muss, kann das Koppelele- ment mittels einer Steuereinrichtung von dem Plateau aus wahlweise in den einen Kurvenbahnschenkel oder in den anderen Kurvenbahnschenkel einge- steuert werden. Von dort aus findet eine Verlagerung des Koppelelementes immer in einer axialen Richtung statt, wobei der Drehsinn der Relativdrehung der beiden Stabilisatorhälften je nach dem ausgewählten Kurvenbahnschenket im oder entgegen dem Uhrzeigersinn eintritt.

Zur Steuerung des Koppelelementes wird vorzugsweise ein Wankimpuls ge- nutzt, der das Koppelelement zwangsweise in denjenigen Kurvenbahnschenkel einsteuert, von dem aus der Wankneigung ein Drehmoment entgegengesetzt werden kann.

Vorzugsweise umfasst die Steuerung eine Wippe, deren Wippachse quer zur Drehachse des Aktuators angeordnet ist. Das eine Wippenende greift vor- zugsweise an dem Koppelelement und das andere Wippenende greift vor- zugsweise an dem anderen Kurvenbahnträger an. Wenn nun beispielsweise in Folge einer Kurvenfahrt ein zwischen den Stabilisatorhälften wirkendes Dreh- moment mit einem Drehsinn entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gerichtet ist,

wird das an dem anderen Kurvenbahnträger angreifende Wippenende eben- falls entgegensetzt zum Uhrzeigersinn ausgelenkt. Die Wippe dreht nun um ihre Wippachse, wobei das andere Wippenende mit dem Uhrzeigersinn verla- gert wird. Unter dieser Verlagerung mit dem Uhrzeigersinn wird nun das Kop- pelelement ebenfalls mit dem Uhrzeigersinn weg von dem Plateau in den vor- gesehenen Kurvenbahnabschnitt hinein verlagert. Nun kann unter Betätigung des Stellantriebes eine axiale Verlagerung des Koppelelementes in den Kur- venbahnen erfolgen, und der Wankneigung wirkungsvoll ein Drehmoment ent- gegengesetzt werden.

Die Kurvenbahn des anderen Kurvenbahnträgers ist parallel zur Drehachse des Aktuators ausgebildet. Derartige parallele Anordnungen lassen sich in be- sonders günstiger und einfacher Weise herstellen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 einen erfindungsgemäßen Wankstabilisator in perspektivischer Darstellung, Figur 2 den erfindungsgemäßen Wankstabilisator im Längsschnitt und Figur 3 eine schematische Darstellung der Funktionsweise des erfin- dungsgemäßen Wankstabilisators mit einer modifizierten Steue- rung.

Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäßen Wankstabilisator für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges umfasst Stabilisatorhälften 1,2, die hier nur gestrichelt dargestellt sind. Zwischen den Stabilisatorhälften 1,2 ist ein Aktuator 3 angeordnet, der auch das Kernstück der Erfindung darstellt. Der Aktuator 3 verdreht bedarfsweise die beiden Stabilisatorhälften 1,2 um die

Drehachse des Aktuators 3 zueinander.

Der Aktuator 3 weist zwei koaxial ineinander angeordnete Kurvenbahnträger 4, 5 auf. Die beiden Kurvenbahnträger 4,5 sind rohrförmig ausgebildet und relativ zueinander drehbar. Der äußere Kurvenbahnträger 5 ist mit seinem in der Figur 2 linksseitigen Ende an einem Gehäuse 6 eines Elektromotors 7 befestigt. Der Kurvenbahnträger 4 und das Gehäuse 6 weisen an ihren einander abgewand- ten stirnseitigen Enden jeweils eine Zapfenaufnahme 8,9 zur drehfesten Auf- nahme der Enden der Stabilisatorhälften 1,2 auf.

An einem Rotor 9 des Elektromotors 7 ist eine Gewindespindel 10 befestigt.

Die Gewindespindel 10 ist koaxial zu den beiden Kurvenbahnträgern 4,5 an- geordnet. Auf der Gewindespindel 10 ist eine Spindelmutter 11 nach Art eines an sich bekannten Kugelgewindetriebes drehbar angeordnet. Eine Relativdre- hung zwischen der Gewindespindel 10 und der Spindelmutter 11 wird in eine axiale Bewegung der Spindelmutter 11 gegenüber den Kurvenbahnträgern 4,5 umgewandelt. Mit dieser Anordnung ist ein elektromechanischer Stellantrieb 11 a gebildet.

Eine koaxial auf der Gewindespindel 10 angeordnete Schraubendruckfeder 12 ist einerseits an dem Kurvenbahnträger 4 abgestützt und andererseits gegen die Spindelmutter 11 angefedert. Die Spindelmutter 11 trägt ein Koppelelement 13, das für eine Verdrehung der beiden Kurvenbahnträger 4,5 zueinander er- forderlich ist, wie weiter unten ausgeführt wird. Das Koppelelement 13 umfasst mehrere über den Umfang der Spindelmutter 11 verteilt angeordnete Stellzap- fen 14, die sternförmig um die Drehachse des Akutators 3 herum angeordnet sind. Die Stellzapfen 14 sind in Radiallagern 15 um ihre Längsachse herum drehbar an der Spindelmutter 11 aufgenommen. Auf den Stellzapfen 14 sind Stützrollen 16 drehbar gelagert.

Der Kurvenbahnträger 4 ist an mehren über den Umfang verteilt angeordneten

e Stellen mit parallel zur Drehachse des Aktuators 3 angeordneten geradlinigen Kurvenbahnen 17 versehen. Der Kurvenbahnträger 5 ist an mehreren über seinen Umfang verteilt angeordneten Stellen jeweils mit einer V-förmigen Kur- venbahn 18 versehen, deren etwa V-förmig zueinander angeordnete Kurven- bahnschenkel 19,20 spiegelsymmetrisch zu einer die Drehachse des Aktua- tors 3 enthaltenden Längsmittelebene angeordnet sind. Die V-förmige Kurven- bahn 18 bzw. deren Kurvenbahnschenkel 19,20 sind deutlich den Figuren 1 und 3 zu entnehmen. Die Koppelelemente 13 koppeln die beiden Kurvenbahn- träger 4,5 miteinander. Zu diesem Zweck greifen die Stellzapfen 14 jeweils sowohl in die Kurvenbahn 17 als auch in die V-förmige Kurvenbahn 18 ein. Die Stützrollen 16 arbeiten mit der Kurvenbahn 17 zusammen, während die Stell- zapfen 14 jeweils mit deren Umfang mit der V-förmigen Kurvenbahn 18 zu- sammenarbeitet. Die beiden Kurvenbahnschenkel 19,20 jeder V-förmigen Kur- venbahn 18 schneiden sich in einer in der Längsmittelebene enthaltenen Schnittstelle 21 wie dies in der Figur 3 angedeutet ist. In einer Neutralstellung des Aktuators 3 ist das Koppelelement 14, dass heißt der Stellzapfen 14 in der Schnittstelle 21 angeordnet. Für eine einwandfreie Positionierung des Stellzap- fens 14 ist vorliegend an der inneren Wandung 22 der V-förmigen Kurvenbahn 18 eine Halteposition 23 ausgebildet, wie dies der Figur 3 zu entnehmen ist.

Diese Halteposition 23 für das Koppelelement 13, dass heißt hier den Stellzap- fen 14, ist quer zu der Drehachse des Aktuators 3 angeordnet und bildet ein Plateau 24. Die Kurvenbahnen 17,18 bilden gemeinsam mit dem Koppelele- ment 13 ein Kurvenbahngetriebe 23a.

Bei der vorliegenden Erfindung ist der elektromechanische Stellantrieb 11a vorgesehen, der den bereits beschriebenen Elektromotor 7 mit dem ange- schlossenen Kugelgewindetrieb beinhaltet. Wenn einem Wanken des Fahr- zeugaufbaus entgegengewirkt werden soll, werden bei aktiven Wankstabilisa- toren die beiden Stabilisatorhälften entgegen dem wirksamen Wankmoment verdreht. Diese Verdrehung wird vorliegend dadurch erreicht, dass unter Betä- tigung des Elektromotors 7 die Spindelmutter 11 axial verlagert wird, wobei die

jeweils in einer der beiden Kurvenbahnschenkel 19,20 angeordneten Stellzap- fen 14 entlang dieser Kurvenbahnschenkel 19,20 verlagert werden. Das be- deutet, dass der äußere Kurvenbahnträger 5 gegenüber den Stellzapfen 14 und gegenüber dem Kurvenbahnträger 4 verdreht. Wenn der Stellzapfen 14 in dem Kurvenbahnschenkel 19 angeordnet ist, erfolgt eine Relativdrehung ent- gegen dem Uhrzeigersinn. Wenn der Stellzapfen 14 in dem Kurvenbahnschen- kel 20 angeordnet ist, erfolgt eine Relativdrehung mit dem Uhrzeigersinn.

Je nach der Orientierung des anliegenden Wankmoments muss gewählt wer- den, in welchen der beiden Kurvenbahnschenkel 19,20 der Stellzapfen 14 ausgehend von seiner Neutralposition in der Schnittstelle 21 gelenkt werden soll. Zu diesem Zweck ist gemäß den Figuren 1 und 2 eine Steuerung 25 vor- gesehen, mittels der das Koppelelement 13 wahlweise aus der Neutralstellung heraus in einen der beiden Kurvenbahnschenkel 19,20 eingelenkt werden kann. Diese Steuerung 25 umfasst eine Wippe 26, die um eine Wippachse 27 schwenkt. Die Wippachse 27 ist quer zu der Drehachse des Aktuators 3 ange- ordnet. Das eine Wippen-ende 28 greift an dem Koppelelement 13 und das andere Wippenende 29 greift an dem anderen Kurvenbahnträger 4 an. Im vor- liegenden Ausführungsbeispiel greift der Stellzapfen 14 in eine U-förmige Auf- nahme 30 der Wippe 26 an deren Wippenende 28 ein. An dem anderen Wip- penende 29 greifen Zapfen 31 jeweils in eine U-förmige Aufnahme 32 am an- deren Wippenende 29 ein. Die Wippachse 27 ist an dem Kurvenbahnträger 5 befestigt.

Diese Steuerung 25 kann in vorteilhafter Weise das Wankmoment nutzen, um das Koppelelement 13 in den entsprechenden Kurvenbahnschenkel 19,20 der V-förmigen Kurvenbahn einzulenken. Wenn beispielsweise unter einem Wankmoment eine Relativdrehung zwischen den beiden Stabilisatorhälften 1,2 im Uhrzeigersinn eingeleitet wird, verschwenkt der Zapfen 31 ebenfalls im Uhr- zeigersinn und bewegt sich in Umfangsrichtung gegenüber dem Kurvenbahn- träger 5. Diese Relativdrehung gegenüber dem Kurvenbahnträger 5 ist mög-

lich, weil in dem Kurvenbahnträger 5 in Umfangsrichtung ausgebildete Nuten 33 ausgebildet sind, durch die der Zapfen 31 hindurch greift. Die Wippe 26 schwenkt mit ihrem Wippenende 29 nun ebenfalls im Uhrzeigersinn bzw. nach oben, wenn man Figur 1 zugrundelegt. Die Wippe 26 schwenkt nun mit ihrem Wippenende 28 entgegen dem Uhrzeigersinn, also nach unten wenn man Fi- gur 1 zugrundelegt. Unter dieser Schwenkbewegung des Wippenendes 28 wird der Stellzapfen 14 von seiner Halteposition 23 weg und in den Kurvenbahnab- schnitt 19 hinein verlagert. Die Schraubenfeder 12 drückt nun die Spindelmut- ter 11 axial nach rechts. Diese Bewegung wird unterstützt durch die Betätigung des Elektromotors 7, der die Gewindespindel 10 antreibt. Je weiter das Kop- pelelement 13 nach rechts verlagert wird, desto größer ist demzufolge die Ver- drehung zwischen den beiden Kurvenbahnträgern 4,5, so dass dem Wank- moment aktiv entgegengewirkt wird.

Die Schraubenfeder 12 entlastet den Elektromotor 7. In der Startphase des Elektromotors 7 unterstützt die vorgespannte Schraubenfeder 12 mit ihrer vol- len Vorspannkraft den gewünschten Stellvorgang. Über eine geeignete Rege- lung kann nun der Motor 7 derart angesteuert werden, dass nach dem Wegfall des Wankmoments das Koppelelement 13 wieder in seiner Neutralstellung angeordnet ist, wobei dann die Schraubendruckfeder 12 wieder ihre volle Vor- spannkraft erreicht hat.

Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine alternative Steuerung 34, bei der die Wippe 26 über einen elektrisch angetriebenen Stellmotor 35 betätigt wird. Ebenso wie bei der zuvor beschriebenen Steuerung erfolgt ein Anlenken der Wippe 26 in eine der beiden Drehrichtungen abhängig von dem ermittelten Wankmoment.

Positionszahlenliste 1 Stabilisatorhälfte 2 Stabilisatorhälfte 3 Aktuator 4 Kurvenbahnträger 5 Kurvenbahnträger 6 Gehäuse 7 Elektromotor 8 Zapfenaufnahme 9 Zapfenaufnahme 9a Rotor 10 Gewindespindel 11 Spindelmutter 11 a Stellantrieb 12 Schraubenfeder 13 Koppelelement 14 Stellzapfen 15 Radiallager 16 Stützrolle 17 Kurvenbahn 18 V-förmige Kurvenbahn 19 Kurvenbahnschenkel 20 Kurvenbahnschenkel 21 Schnittstelle 22 innere Wandung 23 Halteposition 23a Kurvenbahngetriebe 24 Plateau 25 Steuerung 26 Wippe 27 Wippachse 28 Wippenende 29 Wippenende 30 Aufnahme 31 Zapfen 32 Aufnahme 33 Nut 34 Steuerung 35 Stellmotor