-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine semiaktive Pendelstütze zum Aktivieren oder Deaktivieren eines Stabilisators eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
-
Aus der Fahrzeugtechnik sind Fahrwerke mit Pendelstützen bekannt. Pendelstützen werden üblicherweise dazu verwendet, einen Stabilisator mit der Radaufhängung des Fahrwerkes zu koppeln. Durch so genannte semiaktive Pendelstützen kann der Stabilisator z. B. während einer Kurvenfahrt aktiviert beziehungsweise mit der Radaufhängung gekoppelt und während einer Geradeausfahrt deaktiviert beziehungsweise von der Radaufhängung entkoppelt werden. Dazu weist jede Pendelstütze eine hydraulisch gesteuerte Sperrvorrichtung auf. Über die hydraulische Sperrvorrichtung werden Kammern im Inneren der Pendelstütze mit Hydraulikmittel versorgt. Um eine Aktivierung beziehungsweise Koppelung des Stabilisators mit der Radaufhängung zu realisieren, wird über die außerhalb der Pendelstützen angeordnete Hydrauliksteuerung als Sperreinrichtung die Zufuhr des Hydraulikmittels gesperrt. Dadurch wird eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr und der innen liegenden Stange bei der Pendelstütze verhindert. Eine derartige Pendelstütze ist auch beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2005 045 177 A1 bekannt.
-
Bei den bekannten Pendelstützen ergibt sich der Nachteil, dass eine separate außerhalb der Pendelstütze vorgesehene Sperr- bzw. Blockiereinrichtung erforderlich ist, so dass zur hydraulischen Versorgung entsprechende Versorgungsleitungen erforderlich sind. Dadurch werden nicht nur die Herstellungskosten erhöht, sondern auch ein erhöhter Wartungsbedarf realisiert.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Pendelstütze der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der eine verbesserte Funktionalität realisiert wird und zudem die Herstellungskosten und auch der Wartungsbedarf reduziert werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
-
Somit wird eine semiaktive Pendelstütze zum Aktivieren oder Deaktivieren eines Stabilisators eines Fahrzeuges mit zumindest einem Außenrohr oder dergleichen vorgeschlagen, in dem zumindest abschnittsweise ein Stangenelement oder Ähnliches geführt ist, wobei im aktivierten Zustand eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr und dem Stangenelement blockiert ist und wobei im nicht aktivierten Zustand eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr und dem Stangenelement zugelassen wird. Erfindungsgemäß ist zum Blockieren und Freigeben der Relativbewegung zumindest eine Blockiereinrichtung beziehungsweise eine Sperreinrichtung vorgesehen, die in die Pendelstütze integriert ist.
-
Auf diese Weise wird eine besonders kompakt aufgebaute Pendelstütze vorgeschlagen, ohne dass die erforderliche Blockiereinrichtung außerhalb der Pendelstütze angeordnet ist. Demzufolge werden nicht nur die Herstellungskosten, sondern auch die Wartungskosten minimiert.
-
Im Rahmen einer möglichen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Blockiereinrichtung zumindest ein piezoelektrischer Aktuator zum kraftschlüssigen Blockieren oder Freigeben der Pendelstütze vorgesehen ist. Die Betätigungsart des Aktuators kann mittels beliebiger piezoelektrischer Materialien, wie zum Beispiel mit piezoelektrischen Keramiken, piezoelektrischen Kristallen oder dergleichen, erfolgen. Durch entsprechende Bestromung des Aktuators, der beispielsweise an der Wandung des Außenrohres angeordnet ist, kann eine radial gerichtete Ausdehnung des Aktuators erzeugt werden, um das Stangenelement in einer vorbestimmten Stellung zu blockieren beziehungsweise zu klemmen. Je nach Anordnungsposition kann das Stangenelement zum Beispiel auch in seiner Mittelstellung gehalten werden, um den Stabilisator zu aktivieren und mit der Radaufhängung zu koppeln. Es ist auch möglich, dass das Stangenelement gebremst in die Mittellage geführt wird.
-
Gemäß einer möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der piezoelektrische Aktuator in die Wandung des Außenrohres integriert ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Aktuator im Inneren des Außenrohres, vorzugsweise an dem Stangenelement befestigt, angeordnet ist. Es sind auch andere Anordnungspositionen des Aktuators möglich. Jedoch ist eine Anordnung im Inneren des Außenrohres besonders vorteilhaft, da die Komponenten der Blockiereinrichtung vor äußeren Einflüssen geschützt sind.
-
Eine nächste mögliche Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass als Blockiereinrichtung eine betätigbare Kugelverrastung oder dergleichen zum formschlüssigen Blockieren der Pendelstütze vorgesehen ist. Mit der zum Beispiel elektromagnetisch oder auch elektromotorisch betätigten Kugelverrastung kann eine besonders einfache Funktionalität der Pendelstütze realisiert werden. Vorzugsweise kann als elektromagnetische Betätigung ein Ringspulenelement oder dergleichen mit zum Beispiel einem axial bewegbaren Anker verwendet werden, der zum Aktivieren oder Deaktivieren der Kugelverrastung mit einem Stößel oder dergleichen verbunden ist. Es sind auch andere Übertragungsmittel möglich, um die Kugelverrastung zu betätigen.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kugelverrastung ein etwa topfförmig ausgeführtes Element oder dergleichen umfasst, welches z. B. an dem Außenrohr im Inneren befestigt ist, wobei an dem offenen Endbereich des Topfelements mehrere über den Umfang verteilte Kugeln oder dergleichen vorgesehen sind, die einer korrespondierenden Ringnut oder ähnlichem zugeordnet sind. Die Ringnut kann vorzugsweise an einem Innendurchmesser einer Aufnahme des Stangenelements vorgesehen sein, in der das Blockierelement zumindest mit seinem offenen Endbereich aufgenommen ist. Bei betätigter Kugelverrastung werden die Kugeln z. B. aus der Ringnut entfernt, so dass das Stangenelement frei bewegbar ist. Es ist jedoch auch eine andere, umgekehrte Betätigungsweise möglich.
-
Eine nächste Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass als Blockiereinrichtung zumindest ein betätigbares Mutterelement oder dergleichen vorgesehen ist, dass zum Beispiel einem Gewindeabschnitt an dem Stangenelement zugeordnet ist, um das Stangenelement in axialer Richtung zu blockieren.
-
Um das Mutterelement von dem Gewindeabschnitt zu entkoppeln, kann vorgesehen sein, dass das Mutterelement mehrteilig ausgebildet und mit dem Außenrohr verbunden ist, wobei jedes Teil z. B. federbelastet mittels wenigstens eines Magneten oder dergleichen in radialer Richtung von dem Gewindeabschnitt entfernt werden kann, um das Stangenelement in axialer Richtung freizugeben. Es sind auch andere Betätigungen denkbar.
-
Bei der vorbeschriebenen Ausführungsvariante kann beispielsweise dem freien Ende des Stangenelements in dem Außenrohr ein Drehantrieb zugeordnet werden, dessen Rotor z. B. an dem freien Ende des Stangenelements drehfest jedoch axial bewegbar angeordnet ist, so dass bei mit dem Gewindeabschnitt verbundenem Mutterelement je nach Drehrichtung des Antriebes eine Verlängerung oder Verkürzung der Pendelstütze realisiert werden kann. Auf diese Weise wird nicht nur eine magnetische Klemmeneinrichtung für das Stangenelement realisiert, sondern zudem ein Spindelmotor zur Einstellung einer gewünschte Länge bei der semiaktiven Pendelstütze.
-
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass als Blockiereinrichtung eine an dem Stangenelement befestigte Ringspule oder dergleichen vorgesehen ist, die den ringförmigen Innenraum zwischen dem Stangenelement und dem Außenrohr in zwei mit einem z. B. magnetrheologischen Fluid oder dergleichen gefüllten Kammern unterteilt, die über zumindest eine in der Ringspule axial verlaufenden Verbindung miteinander verbunden sind, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Stangenelement und dem Außenrohr blockiert wird, wenn an die Spule eine vorbestimmte Spannung angelegt wird.
-
Bei diesem quasi magnetrheologischen Aktuator kann aufgrund der fehlenden beweglichen Bauteile eine vorteilhafte Ausführung realisiert werden, welche besonders wartungsarm und herstellungsgünstig ist. Durch eine Veränderung der angelegten Spannung kann zudem die Sperrwirkung gezielt beeinflusst werden. Anstelle des magnetrheologischen Fluids können auch andere Funktionswerkstoffe, wie zum Beispiel ein elektrorheologisches Fluid oder dergleichen eingesetzt werden.
-
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert, in denen mögliche Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer ersten möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Pendelstütze mit einem piezoelektrischen Aktuator als Blockiereinrichtung;
-
2 eine schematische Ansicht einer zweiten möglichen Ausführungsvariante der Pendelstütze mit einem piezoelektrischen Aktuator als Blockiereinrichtung;
-
3 eine schematische Ansicht einer dritten möglichen Ausführungsvariante der Pendelstütze mit einer mechanischen Blockiereinrichtung;
-
4 eine schematische Ansicht einer vierten möglichen Ausführungsvariante der Pendelstütze mit einer magnetischen Blockiereinrichtung; und
-
5 eine schematische Ansicht einer fünften möglichen Ausführungsvariante der Pendelstütze mit einem magnetrheologischen Aktuator.
-
In den Figuren sind verschiedene Ausführungsvarianten einer semiaktiven Pendelstütze zum Aktivieren oder Deaktivieren eines Stabilisators eines Fahrzeuges beispielhaft dargestellt.
-
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten umfasst die Pendelstütze ein Außenrohr 1 in dem zumindest abschnittsweise ein Stangenelement 2 geführt ist, um die Länge der Pendelstütze verändern zu können. Im aktivierten Zustand der Pendelstütze wird eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 1 und dem Stangenelement 2 blockiert, wobei im nicht aktivierten Zustand der Pendelstütze eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 1 und dem Stangenelement 2 zugelassen wird. Jedes Ende der Pendelstütze weist einen Befestigungspunkt 3, 4 auf, wobei an dem Befestigungspunkt 3 die Radaufhängung beziehungsweise ein Fahrwerklenker und an dem Befestigungspunkt 4 zum Beispiel der Stabilisator befestigt sind. Auf diese Weise kann bei aktivierter Pendelstütze der Stabilisator zum Beispiel bei einer Kurvenfahrt auf die Radaufhängung einwirken und im nicht aktivierten Zustand der Pendelstütze, zum Beispiel bei einer Geradeausfahrt, kann der Stabilisator von der Radaufhängung entkoppelt werden.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Blockieren und Freigeben der Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 1 und dem Stangenelement 2 zumindest eine Blockiereinrichtung oder dergleichen vorgesehen ist, die in die Pendelstütze integriert ist. Auf diese Weise wird eine besonders kompakt aufgebaute Pendelstütze realisiert, welche herstellungsgünstig und wartungsarm ist.
-
Gemäß 1 ist als Blockiereinrichtung ein piezoelektrischer Aktuator 5 vorgesehen, der in die Wandung 29 des Außenrohres 1 der Pendelstütze integriert ist, um ein kraftschlüssiges Blockieren der Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 1 und der Innenstange 2 zu realisieren. Dazu wird an den Aktuator 5 eine entsprechende Spannung angelegt, so dass sich der Aktuator 5 in radialer Richtung nach innen derart ausdehnt, dass das Stangenelement 2 zum Beispiel in einer Mittelstellung geklemmt wird und eine weitere Bewegung des Stangenelements 2 somit verhindert wird.
-
In 2 ist eine zweite mögliche Ausführungsvariante der Erfindung gezeigt, bei der ebenfalls ein piezoelektrischer Aktuator 5 zum kraftschlüssigen Blockieren des Stangenelements 2 verwendet wird. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsvariante wird der Aktuator 5 inklusive seiner notwendigen Sensorik und Elektronik im Inneren beziehungsweise im Innenraum 6 des Außenrohres 1 angeordnet. Dadurch wird der Aktuator 5 vor unerwünschten äußeren Einflüssen geschützt. Durch entsprechende Bestromung kann sich der mit dem Stangenelement 2 fest verbundene Aktuator 5 radial nach außen ausdehnen und an der Innenwand des Außenrohres 1 verklemmt werden, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 1 und der Innenstange 2 in jedem Zustand möglich ist. Insbesondere kann das Stangenelement 2 auch gebremst in z. B. einer Mittelstellung blockiert werden.
-
Eine mechanische Klemm- beziehungsweise Blockiereinrichtung wird gemäß einer dritten Ausführungsvariante in 3 beispielhaft dargestellt. Als mechanische Blockiereinrichtung wird eine betätigbare Kugelverrastung 30 zum formschlüssigen Blockieren der Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 1 und dem Stangenelement 2 vorgesehen. Für die Kugelverrastung 30 ist eine elektromagnetische Betätigung 32 vorgesehen, welche ein Ringspulenelement 31 mit einem axial bewegbaren Anker 7 umfasst, an dem zum Aktivieren oder Deaktivieren der Kugelverrastung ein Stößel 8 befestigt ist.
-
Die Kugelverrastung umfasst ein Topfelement 9, welches an dem Innendurchmesser des Außenrohres 1 und an einem Gehäuse 10 der elektromagnetischen Betätigung 32 ortsfest befestigt ist. Das Topfelement 9 ist mit seinem offenen Endbereich 11 in einem topfförmigen Aufnahmebereich 12 des Stangenelements 2 aufgenommen, wobei je nach axialer Position des Stangenelements 2 der offene Endbereich 11 mehr oder weniger in dem Aufnahmebereich 12 aufgenommen ist. Über den Umfang des offenen Endbereiches 11 des Topfelements 9 sind mehrere Kugeln 14 verteilt, die einer korrespondierenden Ringnut 13 an dem Innendurchmesser des topfförmigen Aufnahmebereiches 12 des Stangenelements 2 zugeordnet sind.
-
In dem Topfelement 9 ist wiederum der mit dem Anker 7 der elektromagnetischen Betätigung 32 verbundene Stößel 8 aufgenommen, der mit seinem sich in axialer Richtung verändernden äußeren Durchmesser ein Gegenlager für die in der Ringnut 13 befindlichen Kugeln 14 bildet. Wenn die elektromagnetische Betätigung 32 aktiviert ist, wird der Anker 7 mit dem Stößel 8 in der Zeichnungsebene nach rechts verschoben, so dass aufgrund des sich verringernden Außendurchmessers des Stößelelements 8 die Kugeln 14 aus der Ringnut 13 befördert werden, so dass die formschlüssige Verbindung zwischen dem Aufnahmebereich 12 des Stangenelements 2 und dem Außenrohr 1 über das Topfelement 9 der Kugelverrastung 30 geöffnet wird. Folglich wird eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 1 und dem Stangenelement 2 zugelassen. Um eine Rückstellung des Ankerelements 7 beziehungsweise Stößel 8 im nicht aktivierten Zustand der Betätigung 32 zu realisieren, wird eine Feder 15 zwischen dem Topfelement 9 und dem Anker 7 vorgesehen, dadurch werden die Kugeln 14, wie 3 gezeigt, aufgrund des sich vergrößernden Außendurchmessers des Stößelelements 8 in die Ringnut 13 befördert, so dass die formschlüssige Verbindung zwischen dem Aufnahmebereich 12 des Stangenelements 2 und dem Außenrohr 1 über das Topfelement 9 der Kugelverrastung 30 geschlossen wird. Es ist auch möglich, dass das Blockieren des Stangenelements 2 bzw. der Kugelverrastung auch im aktivierten Zustand der elektromagnetischen Betätigung 32 erfolgt, so dass dann die Freigabe des Stangenelements 2 im nicht aktivierten Zustand der elektromagnetischen Betätigung 32 realisiert wird.
-
In 4 wird eine vierte mögliche Ausführungsvariante dargestellt, bei der als Blockiereinrichtung ein betätigbares Mutterelement 16 vorgesehen ist, die einem Gewindeabschnitt 17 an dem Stangenelement 2 zugeordnet ist, um das Stangenelement 2 in axialer Richtung zu blockieren, und eine Relativbewegung zwischen dem Außenrohr 1 und dem Stangenelement 2 zu sperren.
-
Das Mutterelement 16 ist mehrteilig zum Beispiel zweiteilig ausgebildet und mit dem Außenrohr 1 im Inneren drehfest befestigt, wobei jedem Teil des Mutterelements 16 zumindest ein Federelement 18 zugeordnet ist, mit denen das Mutterelement 16 in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt 17 gehalten wenden kann. Mithilfe eines jeweils zugeordneten Magneten bzw. einen Ringmagneten 28 können die Teile des Mutterelements 16 in radialer Richtung von dem Gewindeabschnitt 17 wieder entfernt werden, um das Stangenelement 2 in axialer Richtung freizugeben. Durch das quasi schaltbare Mutterelement 16 kann je nach Bedarf die Pendelstütze aktiviert oder deaktiviert werden.
-
Das schaltbare Mutterelement 16 und der Gewindeabschnitt 17 an dem Stangenelement 2 sind derart ausgeführt, dass ein dynamisch selbsthemmendes System entsteht. Dies bedeutet für den Fall, dass das Mutterelement 16 über die Federelemente 18 geschlossen ist und somit das Mutterelement 16 mit dem Gewindeabschnitt 17 in Eingriff steht, dass eine feste Verbindung zwischen dem Außenrohr 1 und dem Stangenelement 2 der Pendelstütze besteht. Wird das Mutterelement 16 hingegen über die Magnete 28 offen gehalten beziehungsweise von dem Gewindeabschnitt 17 gelöst, so können sich die beiden Enden der Pendelstütze beziehungsweise das Außenrohr 1 und das Stangenelement 2 frei zueinander bewegen.
-
Bei der dargestellten Ausführungsvariante kann zudem vorgesehen sein, dass ein Elektromotor 19 als Drehantrieb vorgesehen ist, wodurch eine aktive Verstellung der Länge der Pendelstütze wahlweise vorgenommen wenden kann. Im gesperrten Zustand, also wenn das Mutterelement 16 in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt 17 besteht, kann über den Elektromotor 19 die aktive Verstellung vorgenommen werden. Der Elektromotor 19 umfasst einen an dem Außenrohr 1 befestigten, gehäusefesten Stator 20, wobei der Rotor 21 an dem freien Ende des Stangenelements 2 befestigt ist. Über zum Beispiel eine Längsverzahnung 22 ist eine drehstarre aber axial bewegliche Verbindung zwischen dem Rotor 21 und dem Stangenelement 2 vorgesehen, wobei je nach Drehrichtung des Elektromotors 19 bei geschlossenem Mutterelement 16 eine Längung oder Verkürzung der Pendelstütze ermöglicht wird.
-
Gemäß 5 wird eine fünfte mögliche Ausführungsvariante der Erfindung gezeigt, bei der als Blockiereinrichtung zumindest ein magnetrheologischer Aktuator 23 vorgesehen ist, um die Pendelstütze zu aktivieren oder deaktivieren. Dazu ist der Innenraum 6 des Außenrohres 1 zum Beispiel mit einem magnetrheologischen Fluid gefüllt, welches unter Einfluss eines magnetischen Feldes seine Viskosität verändern kann. Der magnetrheologischer Aktuator 23 umfasst eine an dem Stangenelement 2 befestigte Ringspule 24, die derart im Innenraum 6 des Außenrohres 1 angeordnet ist, so dass zwei Kammern 25, 26 gebildet werden, wobei die Ringspule 24 einen axial verlaufenden Spalt 27 aufweist, über den die beiden Kammern 25, 26 miteinander verbunden sind. Durch Anlegen einer Spannung an der Ringspule 24 wird der Spalt 27 von einem magnetischen Feld durchflutet, so dass sich der Durchfluss durch den Spalt 27 aufgrund der Viskositätsänderung ändert und dadurch ein Verschieben des Stangenelements 2 gegenüber dem Außenrohr 1 erschwert beziehungsweise verhindert wird. Durch die Veränderung der Spannung an der Ringspule 24 kann diese Sperrwirkung gezielt beeinflusst werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Außenrohr
- 2
- Stangenelement
- 3
- Befestigungspunkt
- 4
- Befestigungspunkt
- 5
- piezoelektrischer Aktuator
- 6
- Innenraum
- 7
- Anker
- 8
- Stößel
- 9
- Topfelement
- 10
- Gehäuse
- 11
- offener Endbereich
- 12
- Aufnahmebereich
- 13
- Ringnut
- 14
- Kugel
- 15
- Feder
- 16
- Mutterelement
- 17
- Gewindeabschnitt
- 18
- Federelement
- 19
- Elektromotor
- 20
- Stator
- 21
- Rotor
- 22
- Längsverzahnung
- 23
- magnetrheologischer Aktuator
- 24
- Ringspule
- 25
- Kammer
- 26
- Kammer
- 27
- Spalt
- 28
- Magnet
- 29
- Wandung
- 30
- Kugelverrastung
- 31
- Ringspulenelement
- 32
- elektromagnetische Betätigung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102005045177 A1 [0002]