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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wankstabilisierung eines Fahrzeugs mit einem zumindest bereichsweise als Torsionsstab ausgebildeten Stabilisator, der auf seinen beiden Seiten über Stabilisatorarme mit einer Radachse des Fahrzeugs verbunden ist.
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Stand der Technik
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Vorrichtungen der angesprochenen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die
DE 198 46 275 A1 ein System und ein Verfahren zur Wankstabilisierung von Fahrzeugen. Bei dem System zur Wankstabilisierung sind Stellmittel vorgesehen, die wenigstens einen Sensor zur Erfassung einer Fremdgröße und mindestens einen Schwenkantrieb, der zwischen Hälften des vorderen und/oder hinteren Fahrwerkstabilisators angeordnet ist, aufweisen, die eine Vorspannung der Stabilisatorhälften zur Reduzierung oder Unterdrückung der Wankbewegung bewirken und die im Wankfall ein Gegenmoment beziehungsweise Bremsmoment auf den Fahrzeugaufbau abhängig von Ausgangssignalen des Sensors aufbringen. Dabei soll der Schwenkantrieb ein elektromechanischer Schwenkantrieb sein und Mittel zur Blockierung der gegenseitigen Verschwenkung der Stabilisatorhälften aufweisen. Der Stabilisator ist also in Stabilisatorhälften aufgeteilt, die normalerweise gegeneinander verschwenkt werden können. Um dieses Verschwenken zu verhindern sind jedoch die Mittel zur Blockierung der gegenseitigen Verschwenkung vorgesehen.
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Generell wird zur Erzielung eines hohen Fahrkomforts von Fahrzeugen eine weiche Aufbaufederung angestrebt. Bei Fahrzeugen, welche eine Vorrichtung beziehungsweise ein System zur Wankstabilisierung gemäß dem Stand der Technik verfügen, wird diese weiche Federung in Verbindung mit aufwändigen Systemen zur Niveauregelung realisiert, um die bei Beladung ansonsten auftretenden großen statischen Einfederwege zu kompensieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Demgegenüber weist die Vorrichtung zur Wankstabilisierung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass sie einfacher und kostengünstiger zu realisieren ist und insbesondere die bei der Beladung auftretenden Einfederwege ohne aufwändige Niveauregelung kompensieren kann. Dazu weist die Vorrichtung mindestens eine Feststelleinrichtung auf, mit welcher zumindest ein Bereich des Stabilisators in Bezug auf eine Karosserie des Fahrzeugs zumindest teilweise arretierbar ist, wobei die Feststelleinrichtung als Drehreibkupplung ausgebildet ist, ein Kupplungselement der Drehreibkupplung drehfest mit dem Stabilisator verbunden ist und ein mit dem Kupplungselement in Wirkverbindung bringbares Kupplungsgegenelement in Bezug auf die Karosserie drehfest befestigt ist. Der Stabilisator ist dabei, wie bereits vorstehend ausgeführt, zumindest bereichsweise als Torsionsstab ausgebildet. Das bedeutet, dass bei einer Auslenkung der Radachse auf einer Seite des Fahrzeugs der Stabilisator torsionsbeaufschlagt wird. Die Radachse des Fahrzeugs muss dabei keine durchgängige Radachse sein. Vielmehr können die beiden Seiten des Stabilisators über die Stabilisatorarme mit Achsabschnitten der Radachse verbunden sein, womit beispielsweise eine Einzelradaufhängung vorliegt. Der Begriff „Radachse” bedeutet also lediglich, dass die Räder des Fahrzeugs, welche der Radachse zugeordnet sind, in etwa derselben Längsposition an dem Fahrzeug vorliegen. Der Stabilisator kann beispielsweise einer Vorderachse oder einer Hinterachse des Fahrzeugs oder beiden zugeordnet sein. Die Stabilisatorarme liegen zu dem Stabilisator angewinkelt vor, so dass eine Auslenkung einer der Stabilisatorarme die Torsionsbeaufschlagung des Stabilisators zur Folge hat.
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Der Stabilisator kann mindestens ein Stabilisatorlager aufweisen, welches vorzugsweise im Bereich der Stabilisatorarme angeordnet ist und den Stabilisator drehbeweglich hält. Über das Stabilisatorlager ist der Stabilisator drehbeweglich an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt. Die Stabilisatorarme sind jeweils einem Bereich der Radachse und damit mindestens einem Rad des Fahrzeugs zugeordnet. Jedes Rad verfügt vorteilhafterweise darüber hinaus über eine Federung in Form einer Tragfeder und üblicherweise ebenso über einen Dämpfer, die einander parallel geschaltet sind. Über die Tragfeder beziehungsweise den Dämpfer sind die Räder mit der Karosserie verbunden.
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Erfindungsgemäß weist der Stabilisator die Feststelleinrichtung auf. Mit dieser ist der Stabilisator zumindest bereichsweise mit einer Kraft beziehungsweise einem Bremsmoment beaufschlagbar, so dass der Stabilisator zumindest teilweise arretiert ist. Darunter ist zu verstehen, dass der Stabilisator in Bezug auf die Karosserie nicht vollständig festgesetzt sein muss, sondern sich – bei Aufbringung einer entsprechenden Kraft über die Stabilisatorarme – weiterhin drehen kann. Auch ein vollständiges Arretieren kann jedoch vorgesehen sein. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Anbindung der Räder beziehungsweise der Radachse an die Karosserie erreicht werden. Ist die Feststelleinrichtung derart eingestellt, dass sich der Stabilisator völlig frei in Bezug auf die Karosserie bewegen, das heißt verdrehen kann, so bewirken allein die Tragfedern eine Federung der Räder beziehungsweise des Fahrzeugs. Wird der Stabilisator dagegen mittels der Feststelleinrichtung zumindest teilweise arretiert, so wird der Stabilisator in dem Maße der Arretierung zu den Tragfedern parallel geschaltet. Auf diese Weise wird die Koppelung zwischen Rädern beziehungsweise Radachsen und der Karosserie entsprechend erhöht, so dass auf einfache Weise die Aufbaufederung härter eingestellt werden kann.
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Die Tragfedern können also weich ausgelegt sein und damit eine niedrige Vertikalfederrate aufweisen. Mittels der Feststelleinrichtung und des Stabilisators kann die niedrige Vertikalfederrate auf einen größeren Wert umgeschaltet werden. Gleichzeitig bleibt jedoch die Grundfunktion des Stabilisators, nämlich die Beeinflussung des Wankverhaltens des Fahrzeugs und der Steuertendenz, erhalten. Die Feststelleinrichtung muss in einem kleinen Bauraum ein hohes Bremsmoment bei möglichst geringer Leistungsaufnahme erzeugen. Zu diesem Zweck ist die Feststelleinrichtung vorteilhafterweise als Drehreibkupplung ausgebildet. Die Drehreibkupplung weist ein Kupplungselement und ein Kupplungsgegenelement auf, die miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Dabei ist das Kupplungselement drehfest an dem Stabilisator gehalten, während das Kupplungsgegenelement drehfest an der Karosserie befestigt ist. Die Drehreibkupplung ist demnach durch das Zusammenwirken von Kupplungselement und Kupplungsgegenelement ausgebildet. Das Zusammenwirken erfolgt dabei durch ein Verdrehen von Kupplungselement und Kupplungsgegenelement gegeneinander.
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Steht das Kupplungselement mit dem Kupplungsgegenelement in Wirkverbindung, so entsteht bei einer Drehbewegung des Stabilisators eine Reibkraft, welche ein Bremsmoment an dem Stabilisator bewirkt. Das Bremsmoment ist dabei der Drehbewegung des Stabilisators, verursacht durch eine Vertikalbewegung eines Bereichs der Radachse, entgegengerichtet. Das Schalten der Drehreibkupplung beziehungsweise ein Einstellen der Reibkraft geschieht durch axiales Verlagern von Kupplungselement und Kupplungsgegenelement relativ zueinander. Dabei kann es vorgesehen sein, entweder nur eines der Elemente oder beide gleichzeitig zu verlagern. Entscheidend ist dabei, dass das Kupplungsgegenelement drehfest in Bezug auf die Karosserie befestigt ist. Auf diese Weise wird die Reibkraft beziehungsweise das Bremsmoment in die Karosserie eingeleitet, womit eine zusätzliche Federwirkung zwischen Radachse und Karosserie durch den Stabilisator bewirkt wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Stabilisator eine permanente Wirkverbindung zwischen den beiden Seiten der Radachse herstellt. Der Stabilisator liegt somit als durchgehender Torsionsstab vor. Es ist also gerade nicht vorgesehen, den Stabilisator in mehrere Stabilisatorhälften aufzuteilen, welche mittels einer Kupplung miteinander verbindbar und jeweils den Achsabschnitten der Radachse zugeordnet sind. Vielmehr ist es vorgesehen, die zusätzliche Federwirkung des Stabilisators, der als Torsionsstab ausgebildet ist, zu nutzen, um die Vertikalfederrate der Tragfedern des Fahrzeugs zu erhöhen. Der Stabilisator wird somit einer Federung des Fahrzeugs parallel geschaltet, wenn er in Bezug auf die Karosserie des Fahrzeugs zumindest teilweise arretiert wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kupplungsgegenelement zum Arretieren des Stabilisators mittels eines Aktuators in Richtung des Kupplungselements verlagerbar ist. Dabei erfolgt eine Verlagerung des Kupplungsgegenelements in axialer Richtung des Stabilisators. Durch entsprechendes Aufeinanderzubewegen des Kupplungselements und des Kupplungsgegenelements kann eine bestimmte durch das Zusammenwirken dieser Elemente bewirkte Reibkraft eingestellt werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Kupplungsfläche des Kupplungselements und/oder eine Kupplungsgegenfläche des Kupplungsgegenelements zumindest bereichsweise einen Reibbelag aufweist. Der Reibbelag ist dazu vorgesehen, die durch das Zusammenwirken von Kupplungselement und Kupplungsgegenelement erzeugte Reibkraft weiter zu erhöhen. Der Reibbelag ist beispielsweise durch eine starke Oberflächenrauigkeit gekennzeichnet. Der Reibbelag kann lediglich auf der Kupplungsfläche oder der Kupplungsgegenfläche vorliegen. Mit Vorteil ist er jedoch auf beiden Flächen vorgesehen, so dass der Reibbelag der Kupplungsfläche mit dem Reibbelag der Kupplungsgegenfläche in Wirkverbindung treten kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplungsfläche und/oder die Kupplungsgegenfläche zumindest bereichsweise konisch, kugelförmig oder plan ausgebildet sind oder die Drehreibkupplung als Klauenkupplung vorliegt. Die Kupplungsfläche und die Kupplungsgegenfläche können prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Dabei müssen sie jedoch aufeinander abgestimmt vorliegen. Kupplungsfläche beziehungsweise Kupplungsgegenfläche können beispielsweise konisch ausgebildet sein. Dabei liegt beispielsweise die Kupplungsfläche in Form eines Kegels und die Kupplungsgegenfläche in Form eines Kegelstumpfes vor. Ebenso möglich sind jedoch kugelförmige beziehungsweise plane Kupplungsflächen und/oder Kupplungsgegenflächen, wobei in letzterem Fall zwei ebene Flächen miteinander in Wirkverbindung treten. Alternativ kann die Drehreibkupplung als Klauenkupplung vorliegen. Die Klauenkupplung ist eine formschlüssige Kupplung. Zur Ausbildung der Klauenkupplung ist entweder an dem Kupplungselement oder dem Kupplungsgegenelement mindestens eine Klaue, also ein Vorsprung, ausgebildet, welcher in eine Ausnehmung des jeweils anderen Elements eingreifen kann und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen Kupplungselement und Kupplungsgegenelement herstellt. Durch die Ausführung der Drehreibkupplung als Klauenkupplung wird beim Schließen der Drehreibkupplung eine Rückstellung des Stabilisators in eine Grundstellung bewirkt. Auf diese Weise ist ein Rückstellen des Stabilisators in diese Grundstellung auf einfache Weise durch Schließen der Drehreibkupplung möglich. Dabei weisen Kupplungselement und Kupplungsgegenelement vorzugsweise Führungsschrägen beziehungsweise Einschubflächen auf, welche die beiden Elemente unabhängig von einer momentanen Drehstellung zueinander ausrichten, wenn sie miteinander in Wirkverbindung treten.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator zur Verlagerung des Kupplungsgegenelements einen Elektromotor aufweist, welcher insbesondere über mindestens eine Gewinderolle mit einem Außengewinde des Kupplungsgegenelements zusammenwirkt. Dabei kann der Elektromotor ein Zwischengetriebe aufweisen, welches beispielsweise eine Drehzahlreduzierung bewirkt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kupplungsgegenelement über ein Außengewinde verfügt und der Elektromotor eine Spindelmutter antreibt, wobei zwischen der Spindelmutter und dem Außengewinde des Kupplungsgegenelements die mindestens eine Gewinderolle angeordnet ist. Auf diese Weise kann die rotatorische Bewegung des Elektromotors beziehungsweise der Spindelmutter in eine translatorische Bewegung des Kupplungsgegenelements umgesetzt werden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator ein Federelement aufweist, welches eine den Aktuator in seine Ausgangsstellung drängende Rückstellkraft bewirkt. Die Ausgangsstellung des Aktuators kann dabei prinzipiell beliebig vorgesehen sein. Bei Betätigung des Aktuators wird dieser aus der Ausgangsstellung heraus verlagert. Das Federelement soll nun die Rückstellkraft erzeugen, um den Aktuator beziehungsweise das Kupplungsgegenelement in die Ausgangsstellung zurückzubewegen beziehungsweise auf diese zuzudrängen. Das Federelement ist dabei vorzugsweise derart ausgelegt, dass es in der Ausgangsstellung des Aktuators auf diesen keine Rückstellkraft aufbringt, sondern erst dann, wenn er aus der Ausgangsstellung heraus verlagert wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ausgangsstellung eine Klemmstellung ist, in welcher der Stabilisator zumindest teilweise arretiert ist. In der Ausgangsstellung ist der Stabilisator also in Bezug auf die Karosserie zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, festgesetzt. Durch Betätigung der Feststelleinrichtung kann somit der Stabilisator zumindest teilweise freigegeben werden, so dass die durch ihn erzeugte Federwirkung auf die Radachse des Fahrzeugs beziehungsweise die Räder des Fahrzeugs abnimmt. Alternativ kann die Ausgangsstellung selbstverständlich auch eine Freigabestellung sein, also eine Stellung der Feststelleinrichtung, in welcher keine oder nur eine geringe Reibkraft auf den Stabilisator beziehungsweise zwischen dem Kupplungselement und dem Kupplungsgegenelement vorliegt, so dass der Stabilisator sich im Wesentlichen im Wesentlichen frei drehen kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kupplungsgegenelement in einem mit der Karosserie fest verbundenen Gehäuse drehfest gelagert ist. Das Gehäuse weist dazu beispielsweise einen Haltearm auf, welcher in radialer Richtung in eine entsprechende Axialausnehmung des Kupplungsgegenelements eingreift. Somit kann das Kupplungsgegenelement in Bezug auf das Gehäuse axial verlagert werden, wobei jedoch eine Drehbewegung unterbunden wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ein Steuergerät vor, welches den Aktuator entsprechend einem Zustand, insbesondere Fahrzustand, des Fahrzeugs und/oder einer Vorgabe eines Fahrers steuernd und/oder regelnd einstellt. Der Zustand des Fahrzeugs kann ein Beladungszustand oder ein dynamischer Fahrzustand sein. Bei Letzterem liegen beispielsweise Nick- oder Hubanregungen oder eine Bremsung auf einer unebenen Fahrbahn vor. Ebenso kann der Fahrer eine gewünschte Vertikalfederrate vorgeben. Das Steuergerät erfasst den Zustand, den Fahrzustand und/oder die Vorgabe und stellt den Aktuator beziehungsweise die Aktuatoren entsprechend ein. Dabei kann lediglich ein steuerndes Einstellen oder ein alternativ auch ein regelndes Einstellen vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Radachse eines Fahrzeugs, welcher mit einer Vorrichtung zur Wankstabilisierung des Fahrzeugs verbunden ist und
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2 eine Feststelleinrichtung, welche der Vorrichtung zur Wankstabilisierung zugeordnet ist.
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Die 1 zeigt eine Radachse 1 eines nicht dargestellten Fahrzeugs. Die Radachse 1 weist zwei Räder 2 und 3 auf. Die Radachse 1 ist nicht notwendigerweise durchgehend ausgebildet, vielmehr kann durchaus eine Einzelradaufhängung der Räder 2 und 3 vorliegen. Zu diesem Zweck sind die Räder 2 und 3 beispielsweise an Achsabschnitten 4 und 5 vorgesehen. Die Räder 2 und 3 sind jeweils über eine nicht dargestellte Federung, umfassend mindestens eine Tragfeder und einen ebenfalls nicht dargestellten Dämpfer mit einer Karosserie des Fahrzeugs verbunden. Zu diesem Zweck greift die Federung beziehungsweise der Dämpfer beispielsweise an dem jeweiligen Achsabschnitt 4 beziehungsweise 5 an.
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Jedem der Räder 2 und 3 ist zudem ein Stabilisatorarm 6 beziehungsweise 7 zugeordnet. Die Stabilisatorarme 6 und 7 sind mit einem als Torsionsstab 8 ausgebildeten Stabilisator 9 verbunden oder werden alternativ von diesem ausgebildet. Die Stabilisatorarme 6 und 7 sind in Bezug auf den Stabilisator 9 abgewinkelt und drehbeweglich dem jeweiligen Rad 2 oder 3 zugeordnet. Die Stabilisatorarme 6 und 7 sind an Seiten beziehungsweise Enden des Stabilisators 9 an diesem befestigt. Jede Bewegung eines der Räder 2 oder 3 bewirkt demnach eine Torsionsbeaufschlagung des Stabilisators 9, wobei der jeweilige Stabilisatorarm 6 oder 7 als Hebelarm dient. Der Stabilisator 9 ist mittels zweier Stabilisatorlager 10 und 11 drehbeweglich an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt.
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Über den Stabilisator 9 ist eine Wirkverbindung zwischen den Rädern 2 und 3 der Radachse 1 hergestellt. Über diese Wirkverbindung wird das Wankverhalten des Fahrzeugs beziehungsweise dessen Steuertendenz beeinflusst. Der Stabilisator 9 bildet zusammen mit seinen Stabilisatorarmen 6 und 7 demnach eine Vorrichtung 12 zur Wankstabilisierung des Fahrzeugs. Der Vorrichtung 12 ist ebenfalls eine Feststelleinrichtung 13 zugeordnet, mittels welcher ein Bereich des Stabilisators 9 in Bezug auf die Karosserie des Fahrzeugs zumindest teilweise arretierbar ist. Zu diesem Zweck ist die Feststelleinrichtung 13 mit der Karosserie verbunden. Die Feststelleinrichtung 13 ist als Drehreibkupplung 14 ausgebildet. Sie weist ein Kupplungselement 15 und ein Kupplungsgegenelement 16 auf. Dabei ist das Kupplungselement 15 drehfest mit dem Stabilisator 9 verbunden. Das bedeutet, dass das Kupplungselement 15 vorzugsweise permanent in Wirkverbindung mit den Stabilisatorarmen 6 und 7 steht. Der Torsionsstab 8 ist dabei durchgehend ausgebildet, weist also keinerlei Unterbrechung auf. Das Kupplungsgegenelement 16 der Drehreibkupplung 14 ist in einem Gehäuse 17 der Drehreibkupplung 14 drehfest gelagert. Das Gehäuse 17 ist in Bezug auf die Karosserie festgesetzt. Das Kupplungsgegenelement 16 ist demnach in Bezug auf die Karosserie translatorisch, nicht jedoch rotatorisch beweglich gelagert. Das Gehäuse 17 weist zur Lagerung des Kupplungsgegenelements 16 vier Haltearme 18 auf, welche über den Umfang des Kupplungsgegenelements 16 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Es liegen sich also jeweils zwei Haltearme 18 diametral gegenüber. Die Haltearme 18 greifen in Axialausnehmungen 19 beziehungsweise Axialnuten ein, welche an dem Kupplungsgegenelement 16 ausgebildet sind.
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Anhand der 2 soll detaillierter auf die Feststelleinrichtung 13 eingegangen werden. Es ist zu erkennen, dass der Torsionsstab 8 durchgehend ausgebildet ist, also eine permanente Wirkverbindung zwischen den beiden Achsabschnitten 4 und 5 herstellt. An dem Torsionsstab 8 ist das Kupplungselement 15 drehfest angeordnet. Dem Kupplungselement 15 gegenüberliegend ist das Kupplungsgegenelement 16 vorgesehen. Dieses ist in dem Gehäuse 17 derart gelagert, dass es in Bezug auf die Karosserie drehfest ist. Die Lagerung des Kupplungsgegenelements 16 in dem Gehäuse 17 wird mittels der Haltearme 18 realisiert, welche in die Axialausnehmungen 19 des Kupplungsgegenelements 16 eingreifen. Über die Haltearme 18 und die Axialausnehmungen 19 ist somit eine lineare Führung des Kupplungsgegenelements 16 innerhalb des Gehäuses 17 realisiert.
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Das Kupplungselement 15 weist eine Kupplungsfläche 20 und das Kupplungsgegenelement 16 eine Kupplungsgegenfläche 21 auf. Diese sind derart angeordnet, dass sie miteinander in Reibverbindung treten können, wenn das Kupplungselement 15 und das Kupplungsgegenelement aufeinander zu verlagert werden, also aus der in der 2 dargestellten Freigabestellung in eine Klemmstellung verbracht werden. Auf der Kupplungsfläche 20 und/oder der Kupplungsgegenfläche 21 kann ein Reibbelag (hier nicht gesondert dargestellt) aufgebracht sein. Dieser Reibbelag vergrößert die Reibwirkung, wenn die Kupplungsfläche 20 mit der Kupplungsgegenfläche 21 in Berührkontakt tritt. Auf diese Weise wird das von der Feststelleinrichtung 13 auf den Stabilisator 9 aufbringbare Bremsmoment vergrößert.
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Prinzipiell können die Kupplungsfläche 20 und die Kupplungsgegenfläche 21 eine beliebige Form aufweisen. Beispielsweise können sie zumindest bereichsweise konisch ausgebildet sein, also im Querschnitt kegelförmig oder kegelstumpfförmig sein. In der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die Kupplungsfläche 20 und die Kupplungsgegenfläche 21 beziehungsweise vielmehr das Kupplungselement 15 und das Kupplungsgegenelement 16 jedoch zur Bildung einer Klauenkupplung 22 vorgesehen. Das bedeutet, dass das Kupplungselement 15 den in der 2 dargestellten, im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweist, welcher beidseitig des Torsionsstabs 8 vorliegt, sich also sowohl in die Zeichenebene hinein als auch aus der Zeichenebene heraus erstreckt. Ebenso weist das Kupplungsgegenelement 16 einen im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt auf. Auch hier erstreckt sich diese Querschnittsform sowohl in die Zeichenebene hinein als auch aus dieser heraus.
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Dabei weist jedoch ein Grundkörper 23 des Kupplungsgegenelements 16 durchaus einen runden Querschnitt, das heißt eine zylindrische Form auf. In diesem Grundkörper 23 ist eine das Kupplungsgegenelement 16 durchgreifende Führungsausnehmung 24 vorgesehen, in welcher der Torsionsstab 8 angeordnet ist. Das Kupplungsgegenelement 16 umgreift also den Torsionsstab 8 in Umfangsrichtung vollständig und nimmt diesen dazu in der Führungsausnehmung 24 auf. Das Kupplungsgegenelement 16 ist somit axial beweglich auf dem Torsionsstab 8 angeordnet. Lediglich im Bereich der Kupplungsfläche 20 beziehungsweise der Kupplungsgegenfläche 21 weicht das Kupplungsgegenelement 16 von der zylindrischen Form des Grundkörpers 23 ab. In diesem Bereich ist, wie bereits vorstehend ausgeführt, die Klauenkupplung 22 ausgebildet, wozu das Kupplungselement 15 mindestens zwei Klauen 25 ausbildet, mit welchen das Kupplungsgegenelement 16 in Eingriff bringbar ist.
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Die Ausbildung der Drehreibkupplung 14 als Klauenkupplung 22 hat den Vorteil, dass bei einem vollständigen Einbringen des Kupplungsgegenelements 16 in das Kupplungselement 15 letzteres und damit auch der Torsionsstab 8 beziehungsweise der Stabilisator 9 in eine definierte Winkelstellung geführt und in dieser fixiert wird. Über die Position von Kupplungselement 15 und Kupplungsgegenelement 16 zueinander kann somit ein zulässiger Winkelbereich eingestellt werden, innerhalb welchem eine Drehbewegung des Stabilisators 9 möglich ist. Liegt das Kupplungsgegenelement 16 in der Klemmstellung vor, ist also vollständig in Richtung des Kupplungselements 15 verlagert, so ist der zulässige Winkelbereich gleich null beziehungsweise nahezu gleich null. Je weiter das Kupplungsgegenelement 16 aus dem Kupplungselement 15 heraus verlagert wird, umso größer ist der zulässige Winkelbereich.
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Zur Verlagerung des Kupplungsgegenelements 16 ist ein Aktuator 26 vorgesehen, welcher in der hier dargestellten Ausführungsform einen Elektromotor 27 aufweist, der über ein Zwischengetriebe 28 mit einem Ritzel 29 und einem Zahnrad 30 eine Spindelmutter 31 antreibt. Das Zahnrad 30 ist dabei drehfest auf der Spindelmutter 31 befestigt beziehungsweise wird von dieser ausgebildet. Die Spindelmutter 31 ist mittels mindestens eines Lagers 32 in dem Gehäuse 17 gelagert. In der dargestellten Ausführungsform sind beidseitig der Spindelmutter 31 Lager 32 vorgesehen. Das Lager 32 kann dabei als Wälzlager oder als Gleitlager ausgeführt sein. Die Spindelmutter 31 verfügt über ein Innengewinde 33. Sie umfasst einen Bereich des Kupplungsgegenelements 16 beziehungsweise des Grundkörpers 23, in welchem ein Außengewinde 34 auf dem Kupplungsgegenelement 16 ausgebildet ist. Eine Wirkverbindung zwischen der Spindelmutter 31 und dem Kupplungsgegenelement 16 ist über mehrere Gewinderollen 35 hergestellt. Die Gewinderollen 35 verfügen über ein Gewinde, welches sowohl mit dem Innengewinde 33 und der Spindelmutter 31 als auch dem Außengewinde 34 des Kupplungsgegenelements 16 in Eingriff steht. Wird die Spindelmutter 31 mit dem Elektromotor 27 angetrieben, so bewirkt ihre Drehbewegung eine Verlagerung des Kupplungsgegenelements 16 in axialer Richtung des Torsionsstabs 8. An einem der Kupplungsgegenfläche 21 gegenüberliegenden Ende des Kupplungsgegenelements 16 ist ein Haltekragen 36 vorgesehen, welcher mit einem sich in dem Gehäuse 17 abstützenden Federelement 37 zusammenwirkt, um das Kupplungsgegenelement 16 in seine Klemmstellung, also auf das Kupplungselement 15 zu, zu drängen. Das Federelement 37 ist in der hier dargestellten Ausführungsform als Spiralfeder beziehungsweise Schraubenfeder ausgebildet, kann jedoch ebenso als Tellerfeder vorliegen.
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Der Stabilisator 9 mit seinen Stabilisatorarmen 6 und 7 ist wie bei aus dem Stand der Technik bekannten, passiven Fahrwerken ausgeführt. Wie bereits vorstehend beschrieben, ist dabei vorzugsweise eine permanente Wirkverbindung zwischen den beiden Achsabschnitten 4 und 5 hergestellt. Zusätzlich kann jedoch auch eine Auftrennung des Stabilisators 9 in jeweils den Achsabschnitten 4 und 5 zugeordnete Stabilisatorhälften vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 zur Wankstabilisierung des Fahrzeugs ist im Bereich eines Stabilisatorrückens des Stabilisators 9 etwa in Fahrzeugmitte angeordnet. Sie ist an der Karosserie oder einem Hilfsrahmen des Kraftfahrzeugs befestigt, vorzugsweise über das Gehäuse 17. Das Kupplungselement 15 ist mit dem Stabilisator 9 beziehungsweise mit dem Torsionsstab 8 verbunden. Bei gleichgerichteter Einfederung der Räder 2 und 3 und geöffneter Feststelleinrichtung 13 rotieren Kupplungselement 15 und Stabilisator 9 gemeinsam um eine Längsachse des Stabilisators 9. Das Kupplungsgegenelement 16 ist in Richtung der Längsachse verschiebbar, eine Rotation wird jedoch über eine durch die Haltearme 18 und die Axialausnehmungen 19 ausgebildete Führung ausgeschlossen.
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Der Abstand des Kupplungselements 15 und des Kupplungsgegenelements 16 ist mittels des Aktuators 26, welcher mit dem Federelement 37 zusammenwirkt, einstellbar. Das Einstellen kann dabei aufgrund eines Beladungszustands, eines Fahrzustands und/oder einer Vorgabe eines Fahrers des Fahrzeugs erfolgen. Gibt der Fahrer beispielsweise eine niedrige Vertikalfederrate vor, ist das Fahrzeug unbeladen oder tritt lediglich eine geringe Nick- oder Hubanregung auf, so wird der Aktuator 26 derart angesteuert, dass der Stabilisator 9 freigegeben ist. Zu diesem Zweck wird der Aktuator 26 bestromt, so dass die Spindelmutter 31 verdreht und damit das Kupplungsgegenelement 16 in axialer Richtung von dem Kupplungselement 15 wegbewegt wird. Dabei wird das Federelement 37 gespannt, der Elektromotor 27 muss also einer Rückstellkraft des Federelements 37 entgegenwirken. Steht das Kupplungsgegenelement 16 nicht mit dem Kupplungselement 15 in Wirkverbindung, so liegt eine Freigabestellung vor, in welcher sich der Stabilisator 9 im Wesentlichen frei bewegen kann. Die Gesamtfederhärte des Fahrzeugs wird in diesem Fall lediglich durch die den Rädern 2 und 3 zugeordnete Federung bestimmt. Der bei dem Öffnen der Klauenkupplung 22 zunehmende axiale Abstand zwischen dem Kupplungselement 15 und dem Kupplungsgegenelement 16 lässt einen größer werdenden Winkelbereich des Stabilisators 9 zu. Die Öffnung der Drehreibkupplung 14 wird fortgesetzt, bis der zulässige Winkelbereich des Stabilisators 9 eine volle Ein- beziehungsweise Ausfederbewegung der Räder 2 und 3 ohne Begrenzung durch die Feststelleinrichtung 13 erlaubt. Die Fahrzeugfederung wird in diesem Fall ausschließlich durch die den Rädern 2 und 3 zugeordnete Federung gebildet.
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Das Zwischengetriebe 28 ist mit einer hohen Übersetzung ausgeführt. Mit einem kleinen Moment des Elektromotors 27 lässt sich somit eine hohe Betätigungskraft auf das Kupplungsgegenelement 16 erzeugen. Weil für den Öffnungsvorgang üblicherweise nur eine geringe Dynamik beziehungsweise Stellgeschwindigkeit gefordert ist, genügt ein Elektromotor 27 mit geringer Leistung und daher kleinen Abmessungen. Befindet sich das Kupplungsgegenelement 16 in der Freigabestellung, so bewirkt das Federelement 27 eine Rückstellkraft, welche es in Richtung der Klemmstellung drängt. Aus diesem Grund muss der Elektromotor 27 derart angesteuert werden, dass er das Kupplungsgegenelement 16 in der gewünschten Stellung, beispielsweise der Freigabestellung hält. Der Elektromotor 27 ist dabei derart ausgelegt, dass dies stationär ohne Überschreitung einer zulässigen Grenztemperatur einer Wicklung des Elektromotors 27 möglich ist. Um den Elektromotor 27 zu entlasten, kann zum Halten der Freigabestellung eine Haltevorrichtung an der Feststelleinrichtung 13 vorgesehen sein. Auf diese Weise wird eine thermische Entlastung des Elektromotors 27 erreicht. An Stelle des Elektromotors 27 sind auch alternative Ausführungsformen des Aktuators 26 möglich.
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In der Freigabestellung liegt das Kupplungsgegenelement 16 stets derart vor, dass es zumindest bereichsweise zwischen den Klauen 25 des Kupplungselements 15 angeordnet ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Stabilisator 9 derart verdreht wird, dass auch mittels der Klauenkupplung 22 ein Rückstellen in die definierte Grundstellung nicht mehr möglich ist. Dies wird beispielsweise mittels eines Anschlags 38 realisiert, mit welchem ein Radialvorsprung 29 des Kupplungsgegenelements 16 zusammenwirkt, um eine Wegbegrenzung des Kupplungsgegenelements 16 zu realisieren.
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Ist dagegen das Fahrzeug beladen, werden dynamische Fahrmanöver – mit Nick- oder Hubanregungen oder Bremsungen auf unebener Fahrbahn – durchgeführt oder gibt der Fahrer ein hartes Fahrwerk vor, so wird die Drehreibkupplung 14 beziehungsweise die Klauenkupplung 22 geschlossen. Der Elektromotor 27 wird dabei derart eingestellt, dass er eine Kraft auf das Kupplungsgegenelement 16 in axialer Richtung bewirkt, welche ebenfalls über die Rückstellkraft des Federelements 37 das Kupplungsgegenelement 16 in die Klemmstellung drängt. Sobald das Kupplungsgegenelement 16 und das Kupplungselement 15 miteinander in Wirkverbindung treten, wird das üblicherweise gegenüber dem Kupplungsgegenelement 16 verdrehte Kupplungselement 15 in Richtung seiner unverdrehten Grundstellung gedrängt. Dies führt zu einer Drehbewegung des Stabilisators 9. Dieser wird auf diese Weise ausgerichtet und anschließend in Bezug auf die Karosserie fixiert. Das Federelement 37 ist derart dimensioniert, dass die Klemmstellung der Drehreibkupplung auch bei unbestromten Elektromotor 27 gehalten wird. Die Federung der Räder 2 und 3 sowie der Stabilisator 9 werden auf diese Weise zueinander parallel geschaltet. Die wirksame Vertikalfederrate ist gleich der Summe der Federraten der Federung und des Stabilisators 9. Die Wankfederrate des Fahrzeugs wird durch die Ankoppelung des Stabilisators 9 an die Karosserie nicht verändert.
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Durch die vorgegebene Grundstellung des Stabilisators 9 in der Klemmstellung ist eine Grundeinstellung für das Fahrzeugniveau sichergestellt. Der Schließvorgang der Drehreibkupplung 14 kann jedoch eine für den Fahrer spürbare Änderung des Fahrzeugniveaus zur Folge haben. Die Ansteuerung des Elektromotors 27 wird daher bevorzugt situationsabhängig durchgeführt. Dabei ist das Ziel, einen möglichst hohen Komfort während des Schließvorgangs zu erzielen. Alternativ ist der Schließvorgang jedoch auch mit höchster Dynamik (beispielsweise bei Bremsungen auf unebener Fahrbahn) durchführbar, zum Beispiel um einen kürzest möglichen Bremsweg zu erzielen. Bei einem Ausfall eines Energiebordnetzes kann der Elektromotor 27 nicht mehr bestromt werden. In diesem Zustand wird das Kupplungsgegenelement 16 durch das Federelement 37 in die Klemmstellung gedrängt und dort gehalten. Der Elektromotor 27 wird während des Schließvorgangs mitgedreht.
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Mit der hier vorgestellten Vorrichtung 12 zur Wankstabilisierung des Fahrzeugs kann auf einfache und kostengünstige Weise ein hoher Fahrkomfort des Fahrzeugs erreicht werden, indem die Federung des Fahrzeugs zunächst weich ausgelegt und über die teilweise Arretierung des Stabilisators 9 an der Karosserie des Fahrzeugs steuernd und/oder regelnd härter eingestellt wird. Die dazu notwendige Feststelleinrichtung 13 ist mit einem geringen Bauraum und einer geringen Leistungsaufnahme realisierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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