DE10225296A1 - Geteilter Kraftfahrzeugstabilisator mit eingebautem Schwenkmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen geteilten Kraftfahrzeugstabilisator mit einem eingebauten Schwenkmotor zur Wankregelung, der mindestens aus einem Verstellantrieb, aus Elektromotor und Getriebe, und aus einem Gehäuse besteht. Dabei ist mindestens ein Gehäuseteil mit einem dazugehörigen Stabilisatorteil zur Drehmomentübertragung verbunden und der Elektromotor so im Gehäuse eingebaut, dass ein bei dessen Betrieb entstehendes Magnetfeld unterbrochen wird und Wirbelströme vermieden werden.

Description

• Die Erfindung betrifft einen geteilten Kraftfahrzeugstabilisator mit einem eingebauten Schwenkmotor nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
• 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.
• Ein elektromechanischer Schwenkmotor umfasst einen Elektromotor und ein mechanisches Getriebe. Damit erhält man einen Stabilisator, dessen beide Stabilisatorhälften, die durch den 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.
• Bei elektrischen Schwenkmotoren zur Wankregelung kommt es zu Verlusten des elektromagnetischen Feldes, zum Beispiel durch Wirbelströme oder durch magnetisch verursachte Wärmeentwicklung in magnetisierbaren Metallen. Die DE 198 46 275 A1 beschreibt einen solchen geteilten Stabilisator mit eingebautem elektrischem Schwenkmotor zur Wankregelung.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator zur Wankregelung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei dem der elektrische Wirkungsgrad optimiert ist.
• Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche.
• Nach der Erfindung besitzt ein zur Wankregelung geteilter Kraftfahrzeugstabilisator einen eingebauten Schwenkmotor, der mindestens aus einem Verstellantrieb aus Elektromotor und Getriebe und aus einem Gehäuse besteht. Dabei ist mindestens ein Gehäuseteil mit einem dazugehörigen Stabilisatorteil zur Drehmomentübertragung verbunden und der Elektromotor so im Gehäuse eingebaut, dass ein bei dessen Betrieb entstehendes Magnetfeld unterbrochen und Wirbelströme vermieden werden.
• Vorteilhafterweise ist dies bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung durch die Verwendung von nicht magnetischen Materialien verwirklicht, insbesondere durch den Einbau eines aus einem amagnetischen Material und aus einem härtbaren Stahl zusammengebauten Welle-Spindel-Systems und/oder durch Aluminiumlagerbuchsen oder amagnetischen Lagern.
• Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung werden beim Betrieb des Elektromotors entstehende Wirbelströme dadurch vermieden, dass elektrisch nicht leitende Materialien, insbesondere Kunst- und/oder Faserstoffe beim Einbau oder im Elektromotor verwendet werden.
• Das hat den Vorteil, dass der Wirkungsgrad des elektromotorischen Antriebs verbessert ist.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung näher dargestellt. Dazu zeigt die Fig. 1 einen Kraftfahrzeugstabilisator mit elektromechanischem Schwenkmotor zum Verdrehen zweier Stabilisatorhälften gegeneinander. Aus Fig. 2 geht das Funktionsprinzip eines aufgebrochen dargestellten Schwenkmotors am besten hervor. Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung einen erfindungsgemäßen elektromotorischen Antrieb eines Schwenkmotors.
• Ein elektromechanischer Schwenkmotor 1 ist in Fig. 1 dargestellt, umfassend einen Elektromotor als Verstellantrieb 2 und ein mechanisches Schwenkmotorgetriebe 3, sowie eine Feststellbremse 4. Die gewählte Getriebeübersetzung des Schwenkmotorgetriebes 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 vor einer Überlastung infolge hoher Stabilisatormomente zu schützen.
• Fig. 2 zeigt einen Schwenkmotor, bestehend aus dem Elektromotor als Verstellantrieb 2, sowie aus dem mechanischen Schwenkmotorgetriebe 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 aus Aluminium-Verbund-Faserstoff 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.
• 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.
• In den Kurvenbahnen 31, 31', der vier am Umfang verteilten, gleich gestalteten Kurvenbahnpaare, ist über in die Nuten der Kurvenbahnträger 30, 30' eingesetzte Büchsen 10, 10' 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.
• Das Koppelelement 32 ist mittels einer vom elektromotorischen Verstellantrieb 2 in Rotation versetzbaren, in dieser Figur nicht sichtbaren Gewindespindel 13 entlang der Zylinder-Längsachse 8, in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Gewindespindel 13 (Fig. 3) hin bzw. her verschiebbar. Bei entsprechend selbsthemmender Auslegung dieses Schwenkmotorgetriebes 3 wird dann im übrigen die in Verbindung mit Fig. 1 erwähnte Feststellbremse (Bezugsziffer 4) nicht benötigt.
• Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen elektromotorischen Antrieb eines Schwenkmotors im Schnitt. Der Verstellantrieb 2 besteht aus Elektromotor 12 zum Verschieben des Koppelelements 32 (Fig. 2) durch Rotation der Gewindespindel 13 und mechanischem Schwenkmotorgetriebe 3 (Fig. 1, 2). Ein Gehäuseteil 14 ist mit einem dazugehörigen Stabilisatorteil 5 zur Drehmomentübertragung verbunden und der Elektromotor 12 so im Gehäuse eingebaut, dass sein Stator 15 mit Feldwicklungen 16 im Gehäuse fest angebracht ist. Ein Rotor 17 des Elektromotors 12 ist über amagnetische Wälzlager 18 im Gehäuse gelagert. Dazu dienen Lagerteile 19 aus Kunststoff, die ein beim Betrieb des Elektromotors 12 entstehendes Magnetfeld unterbrechen und Wirbelströme vermeiden. Außerdem ist die Rotorwelle 20 des Rotors 17 und die Gewindespindel 13 aus einem amagnetischen Material und aus einem härtbaren Stahl zusammengebaut. Die Bauteile dieses Welle-Spindel-Systems verhindern ebenfalls Wirbelströme und unterbrechen das beim Betrieb des Elektromotors 12 entstehende Magnetfeld. Durch diese Maßnahmen wird eine nicht unerhebliche Verbesserung des Wirkungsgrads des elektromotorischen Antriebs erreicht.

Claims (3)

1. Geteilter Kraftfahrzeugstabilisator mit einem eingebauten Schwenkmotor zur Wankregelung, der mindestens aus einem Verstellantrieb (2) aus Elektromotor (12) und Schwenkmotorgetriebe (3) und aus einem Gehäuse besteht, wobei mindestens ein Gehäuseteil (14) mit einem dazugehörigen Stabilisatorteil (5) zur Drehmomentübertragung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (12) so im Gehäuse eingebaut ist, dass ein bei dessen Betrieb entstehendes Magnetfeld unterbrochen und Wirbelströme vermieden werden.

2. Kraftfahrzeugstabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das beim Betrieb des Elektromotors (12) entstehende Magnetfeld unterbrochen wird durch die Verwendung von nicht magnetischen Materialien, insbesondere einem aus einem amagnetischen Material und aus einem härtbaren Stahl zusammengebauten Welle-Spindel- System und/oder Aluminiumfagerbuchsen oder amagnetischen Lagern.

3. Kraftfahrzeugstabilisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb des Elektromotors (12) entstehende Wirbelströme vermieden werden durch die Verwendung von elektrisch nicht leitenden Materialien, insbesondere von Kunst- und/oder Faserstoffen.