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Title:
DEVICE FOR REGULATING A STABILISER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/037572
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for regulating the two halves of a stabiliser (1, 6) for motor vehicles, said device consisting of a cylindrical housing (3) which is connected to a first half (1) of the stabiliser in a rotationally fixed manner, an inner body (15) which is connected to a second half (6) of the stabiliser in a rotationally fixed manner, an axially displaceable regulating element (7, 8, 9), and a regulating drive which is arranged between an inner envelope of the housing (3) and an outer envelope of the inner body (15), said regulating drive being used to rotate the two halves of the stabiliser (1, 6) in relation to each other during the axial movement of the regulating element (7, 8, 9). In order to guide the two halves (1, 6) of the stabiliser without play in relation to each other, and to reduce the friction occurring in the device, the regulating drive is embodied as a ball screw (16, 17, 18).

Inventors:
OSTERLAENGER JUERGEN (DE)
BAIER RICHARD (DE)
KRAUS MANFRED (DE)
LAUTH HANS-JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/011716
Publication Date:
May 06, 2004
Filing Date:
October 23, 2003
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
LUK FAHRZEUG HYDRAULIK (DE)
OSTERLAENGER JUERGEN (DE)
BAIER RICHARD (DE)
KRAUS MANFRED (DE)
LAUTH HANS-JUERGEN (DE)
International Classes:
B60G21/055; F15B15/08; F16H25/22; (IPC1-7): B60G17/02; B60G21/05; B60G21/055; F15B15/08; F16H25/22
Foreign References:
EP1057667A22000-12-06
GB2318771A1998-05-06
US4691582A1987-09-08
US4590816A1986-05-27
DE19815314A11999-10-14
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Verstellen eines innerhalb eines Fahrwerks von Kraftfahr zeugen angeordneten Stabilisators, welcher im wesentlichen aus zwei Sta bilisatorhälften (1 und 6 ; 19 und 20) besteht, wobei die Stabilisatorhälften (1 und 6,19 und 20) mittels der Vorrichtung um einen Winkel zueinander verdrehbar sind und die Vorrichtung besteht aus einem mit einer ersten Stabilisatorhälfte (1,20) drehfest verbundenen rohr förmigen Gehäuse (3,4, 23), einem mit einer zweiten Stabilisatorhälfte (6,19) drehfest verbundenen In nenkörper (15,25), einem axial beweglichen Stellelement (7,30, 31) und einem zwischen einer Innenmantelfläche des Gehäuses (3,4, 23) und ei nem Außenmantel des Innenkörpers (15,25) angeordneten Verstellantrie bes, mit welchem die Stabilisatorhälften (1,6, 19,20) bei axialer Bewegung des Stellelements (7, 30,31) zueinander verdreht werden, dadurch ge kennzeichnet, dass der Verstellantrieb als Kugelgewindetrieb (15,16, 17, 18 ; 25, 28, 29) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innen mantel des Gehäuses (3, 4,23) oder ein mit diesem drehfest verbundenes Bauteil als Gewindemutter (17,28, 29) und der Innenkörper (15,25) oder ein mit diesem drehfest verbundenes Bauelement als Gewindespindel (16, 28) ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrich tung aus zwei aneinander verdrehbar geführten rohrförmigen Gehäuseab schnitten (3,4) besteht, wobei ein erster Gehäuseabschnitt (3), der drehfest mit einer ersten Stabilisatorhälfte (1) verbunden ist, das Stellelement (7) aufnimmt, von welchem eine Schubstange (12) ausgeht, die in Längsrich tung verschiebbar drehfest sowohl im ersten Gehäuseabschnitt (3) als auch im Innenkörper (15) geführt ist und daß im zweiten Gehäuseabschnitt (4) der Kugelgewindetrieb angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (12) an ihrer Mantelfläche in einer wälzgelagerten Längsfüh rung (13,14) geführt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längs führung (13,14) als Kugelumlaufsystem ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugel umiaufsystem mit in der Schubstange (12) vorgesehenen Kugelrillen (13) zusammenwirkt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stell element als doppelt wirkenender Hydraulikzylinder (7,8, 9) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stabil satorhälfte (19) mit einem vorzugsweise als Welle (21) ausgebildeten In nenelement drehfest verbunden ist, auf dessen Außenmantel der Innenkör per (25) längsverschiebbar, in Umfangsrichtung formschlüssig geführt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stell element (30,31) an zumindest einer Stirnfläche des Innenkörpers (25) an greift.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Stirnfläche des Innenkörpers (25) jeweils ein einfach wirkendes Stellele ment (30,31) angreift.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innen körper (25) auf der Welle (21) über eine das Drehmoment übertragende Kugelbüchse (24,26, 27) geführt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (21), die konzentrisch im Gehäuse (23) angeordnet ist, jeweils in stirnseiti gen Wänden des Gehäuses (23) mittels Schrägkugellagern (32,33) gela gert ist.
Description:
Bezeichnung der Erfindung Vorrichtung zum Verstellen eines Stabilisators Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen eines innerhalb eines Fahrwerks von Kraftfahrzeugen angeordneten Stabilisators, welcher im wesent- lichen aus zwei Stabilisatorhälften besteht, wobei die Stabilisatorhälften mittels der Vorrichtung um einen Winkel zueinander verdrehbar sind und die Vorrich- tung besteht aus - einem mit einer ersten Stabilisatorhälfte drehfest verbundenen rohrförmigen Gehäuse, - einem mit einer zweiten Stabilisatorhälfte drehfest verbundenen Innenkör- per, - einem axial beweglichen Stellelement und - einem zwischen einem Innenmantel des Gehäuses und einem Außenmantel des Innenkörpers angeordneten Verstellantriebes, mit welchem die Stabil- satorhälften bei axialer Bewegung des Stellelements zueinander verdreht werden.

Es sind Fahrwerke von Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen jeder der Radauf- hängungen einer Fahrzeugachse eine Stabilisatorhälfte zugeordnet ist. Diese

Stabilisatorhälften können um eine gemeinsame Längsachse zueinander ver- dreht werden, um die Wankstabilität des Fahrzeuges insbesondere bei Kurven- fahrt zu verbessern. Eine entsprechende Verdrehung der Stabilisatorhälften zueinander kann beispielsweise mittels einer Vorrichtung gemäß der vorge- nannten Gattung erfolgen.

Eine Vorrichtung zum Verstellen eines innerhalb eines Fahrwerks von Kraft- fahrzeugen angeordneten Stabilisators gemäß dem Oberbegriff des An- spruchs 1 ist bekannt aus der DE 198 15 314 A1. Dabei ist ein Gehäuse in seinem Inneren mit einer Schrägverzahnung versehen, während der unter Bil- dung eines Ringraumes in das Gehäuse eingesetzte Innenkörper ebenfalls mit eine Schrägverzahnung aufweist. Ein axial in dem Gehäuse beweglicher, beid- seitig druckbeaufschlagbarer Ringkolben geht einseitig in einen buchsenarti- gen Ansatz über, der sowohl innen als auch außen mit einer Verzahnung ver- sehen ist. Diese Verzahnungen des Ansatzes greifen sowohl in die Schrägver- zahnung des Gehäuses als auch in die des Innenkörpers ein. Im Falle einer axialen Druckbeaufschlagung des als Stellelement dienenden Ringkolbens führt dieser eine Längsbewegung aus, wodurch mittels des Verstellantriebes, also der Schrägverzahnung der beiden Bauelemente Gehäuse und lnnenkör- per sowie des dazwischen angreifenden Ansatzes, eine Verdrehung des In- nenkörpers zum Gehäuse erzielt wird, was zu einer Verdrehung der beiden Stabilisatorhälften führt. Von Nachteil bei dieser Anordnung ist, daß innerhalb des Verstellantriebes unerwünschtes Spiel auftreten kann und daß aufgrund der in der Schrägverzahnung auftretenden Reibung insgesamt relativ hohe Verstellkräfte und somit hohe Hydraulikdrücke erforderlich sind.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen geschilderten Nachtei- le zu vermeiden und somit eine Vorrichtung zum Verstellen der Stabilisatorhälf- ten zu schaffen, die spielfrei und mit relativ geringen Betätigungskräften ver-

stellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Verstellantrieb als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist. Ein derartiger mit großer Steigung aus- gebildeter Kugelgewindetrieb, bei dem Kugeln in rillenförmigen Laufbahnen beider zueinander zu verdrehenden Bauelemente abwälzen, ermöglicht einen Verstellantrieb mit äußerst geringer Reibung. Daher können auch die Verstell- kräfte erheblich reduziert werden, wodurch hydraulische Stellelemente mit rela- tiv geringen Drücken realisierbar sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Innenmantel des Gehäuses oder ein mit diesem drehfest verbundenes Bauteil als Gewindemutter und der Innenkörper oder ein mit diesem drehfest verbundenes Bauteil als Gewinde- spindel ausgebildet sein. Jedes dieser beiden Bauteile ist unmittelbar oder mittelbar drehfest mit der jeweiligen Stabilisatorhälfte verbunden. Die zwischen den Gewinderillen der Gewindemutter und den Gewinderillen der Gewinde- spindel angeordneten Kugeln, von welchen einige mit Vorspannung in die Ril- ten eingesetzt werden oder als eine Vorspannung aufrechterhaltende Kunst- stoffkugeln ausgebildet sein können, wird ein in dem Antriebssystem auftreten- des Spiel vermieden.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung aus zwei aneinander verdrehbar geführten rohrförmigen Gehäuseabschnitten be- stehen, wobei ein erster Gehäuseabschnitt, der drehfest mit einer ersten Stabi- lisatorhälfte verbunden ist, das Stellelement aufnimmt, von welchem eine Schubstange ausgeht, die in Längsrichtung verschiebbar, drehfest sowohl im ersten Gehäuseabschnitt als auch im Innenkörper geführt ist, und wobei im zweiten Gehäuseabschnitt der Kugelgewindetrieb angeordnet ist. Diese Einhei- ten liegen also hintereinander in den beiden Gehäuseabschnitten, die über eine Gleit-oder Wälzlagerung aneinander gelagert sind. Dabei kann die Schubstange an ihrer Mantelfläche in einer wälzgelagerten Längsführung ge-

führt sein. Es handelt sich dabei vorzugsweise um eine ein Drehmoment über- tragende Kugelbüchse, die über einen Kugelrücklaufkanal verfügt, so daß ins- gesamt ein Kugelumlaufsystem realisiert ist. Dieses Kugelumlaufsystem wirkt zur Erzielung einer Drehmomentabstützung mit in der Schubstange vorgese- henen Kugelrillen zusammen.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Stellelement, welches in der ersten Ge- häusehälfte angeordnet ist, als doppelt wirkenden Hydraulikzylinder auszubil- den. Dabei wird der Zylinder vorzugsweise durch die rohrförmige Wandung des Gehäuseabschnitts gebildet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine Stabilisatorhälfte mit einem vorzugsweise als Welle ausgebildeten Innenelement drehfest ver- bunden sein, auf dessen Außenmantel der Innenkörper längsverschiebbar, in Umfangsrichtung formschlüssig geführt ist. Dadurch, daß innerhalb dieser An- ordnung die Bauelement Welle und Gehäuse zueinander verdrehbar sind, kann gegenüber dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel auf einen zweiten Gehäuseabschnitt verzichtet werden, so daß sich eine verkürzte Bauweise der Vorrichtung ergibt. Dabei kann das Stellelement an zumindest einer Stirnfläche des Innenkörpers angreifen. Dabei würde es sich um ein doppelt wirkendes Stellelement handeln. Vorzugsweise soll aber an jeder Stirnfläche des Innen- körpers jeweils ein einfach wirkendes Stellelement vorgesehen sein. Wenn es sich dabei wie weiterhin vorgeschlagen, um einen Hydraulikzylinder handelt, so wird jeder der beiden Ringkolben direkt in dem Gehäuse abgedichtet sein.

Eine spielfreie und eine geringe Reibung aufweisender Antrieb ergibt sich da- durch, daß der Innenkörper auf der Schubstange über eine das Drehmoment übertragende Kugelbüchse geführt ist. Innerhalb dieser Kugelbüchse können ebenfalls bestimmt Kugeln in den in axialer Richtung verlaufenden Rillen vor- gespannt sein, wobei auch die Möglichkeit besteht, nicht tragende Kugeln in Form von Kunststoffkugeln auszubilden, die aufgrund ihrer Elastizität die Teile

zueinander spielfrei vorspannen.

Weiterhin kann die Welle, die konzentrisch im Gehäuse angeordnet ist, jeweils in stirnseitigen Wänden des Gehäuses mittels Schrägkugellagern gelagert sein. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders günstige Krafteinleitung zwi- schen der Welle und dem Gehäuse.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- schreibung und aus der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Er- findung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen : Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verstellen von Stabilisatorhälften, bei welcher zwei hinter- einander liegende Gehäuseabschnitte zueinander verstellbar sind, Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach Figur 1 mit einem Teillängsschnitt, Figur 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verstellung von Stabilisatorhälften, bei welcher eine Welle und ein Gehäuse zueinander verdrehbar sind und Figur 4 eine perspektivische Ansicht durch die Vorrichtung nach Figur 3 mit einem Teillängsschnitt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 eine erste Stabilisatorhälfte bezeichnet, die an

einem axial vorspringenden Zapfen 2 eines ersten Gehäuseabschnitts 3 an- greift. Dieser erste Gehäuseabschnitt 3 ist in Umfangsrichtung drehbar geführt gegenüber einem zweiten Gehäuseabschnitt 4, welcher seinerseits einen axial vorspringenden Zapfen 5 aufweist, der an einer zweiten Stabilisatorhälfte 6 angreift. In dem ersten Gehäuseabschnitt 3 ist ein als Ringkolben 7 ausgebil- detes Stellelement angeordnet, welches gemeinsam mit dem ersten Gehäuse- abschnitt 3 Druckräume 8 und 9 bildet. Der ringförmige Druckraum 9 ist dabei gegenüber dem Inneren des ersten. Gehäuseabschnitts 3 mittels einer Zwi- schenwand 10 abgedichtet.

Durch diese Zwischenwand 10 ist ein Wellenstummel 11 dichtend hindurchge- führt, der eine drehbare aber in Längsrichtung formschlüssige Verbindung zu einer Schubstange 12 herstellt. Diese Schubstange 12 weist an ihrer Mantel- fläche mehrere Längsrillen 13 auf, in die nicht näher dargestellte Kugeln eines Kugelumlaufsystems 14 eingreifen. Dieses Kugelumlaufsystem 14 ist daher in der Lage ein Drehmoment zwischen der Schubstange 12 und dem ersten Ge- häuseabschnitt 3 herzustellen, demzufolge also die Schubstange 12 im ersten Gehäuseabschnitt 3 abzustützen. Weiterhin ist die Schubstange 12 in das In- nere des zweiten Gehäuseabschnittes 4 geführt und dort drehfest mit einem als Spindel 15 ausgebildeten Innenkörper verbunden.

Sowohl die Außenmantelfläche der Spindel 15 als auch eine lnnenmantelfläche des zweiten Gehäuseabschnitts 4 sind mit gewindeartig unter einer großen Steigung verlaufenden Kugelrillen 16 und 17 versehen. In diesen Kugelrillen sind nicht näher dargestellte Kugeln angeordnet, wobei sich über außen am zweiten Gehäuseabschnitt 4 sichtbaren Rücklaufkanälen 18 ein Kugelumlauf realisieren läßt. Diese Rücklaufkanäle 18 werden bei Komplettierung der Vor- richtung durch nicht näher dargestellte Abdeckungen verschlossen.

Den Figuren 1 und 2 ist eine Vorrichtung zu entnehmen, bei welcher eine Ver- drehung der Stabilisatorhälften 1 und 6 dadurch erfolgt, dass Druckmittel in

einen der beiden Druckräume 8 oder 9 geleitet wird, wodurch der Ringkolben mit samt der Schubstange 12 und der Spindel 15 verschoben wird. Durch das Zusammenwirken der Kugelrillen 16 und 17 über die Kugeln wird der zweite Gehäuseabschnitt 4 gegenüber der Spindel 15 und somit gegennüber dem ersten Gehäuseabschnitt 3 verdreht. Somit ist eine Anordnung geschaffen, mit der die für die Verstellung erforderlichen hohen Drehmomente bei verminderter Reibung übertragen werden können. Zum anderen läßt sich der innerhalb der Vorrichtung realisierte Antrieb spielfrei ausbilden, so daß an der Stabilisator- anordnung auftretende Klappergeräusche vermieden werden können.

Bei dem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung nach den Figuren 3 und 4 sind erste und zweite Stabilisatorhälften 19 und 20 vorgesehen, von de- nen die Stabilisatorhälfte 19 mit einer Welle 21 verbunden ist. Demgegenüber greift die Stabilisatorhälfte 20 an einem vorspringenden Zapfen 22 eines Ge- häuse 23 an. Dabei ist die Welle 21 konzentrisch im Gehäuse 23 gelagert und an ihrem Außenmantel mit achsparallel verlaufenden Nuten 24 versehen. Die Welle 21 ist weiterhin abschnittsweise von einem Innenkörper 25 umgeben, welcher ebenfalls mit Längsnuten 26 versehen ist. Sowohl in die Nuten 24 als auch in die Längsnuten 26 greifen Kugeln 27 ein, so daß der Innenkörper 25 drehfest aber längsverschieblich auf der Welle 21 geführt ist. Am Außenum- fang des Innenkörpers 25 sind außerdem rillenförmige Gewindegänge 28 aus- gebildet, die mehrgänig und mit relativ großer Steigung verlaufen.

An seiner dem Innenkörper 25 zugewandten Innenmantelfläche ist das Gehäu- se 23 ebenfalls mit rillenförmigen Gewindegängen 29 versehen, die ebenfalls mehrgängig mit großer Gewindesteigung verlaufen. Zur Bildung eines Kugel- gewindetriebes greifen in die rillenförmigen Gewindegänge 28 und 29 nicht näher dargestellte Kugeln ein, so daß bei einer Längsbewegung des Innenkör- pers 25 auf der Welle 21 das Gehäuse 23 gegenüber der Welle 21 verdreht wird. Im vorliegenden Fall ist das Stellelement als an beiden Stirnseiten des Innenkörpers 25 angeordnete Ringkolben 30 und 31 ausgebildet. Die Welle 21

ist im Gehäuse über zwei Schrägkugellager 32 und 33 gelagert.

Wie aus der Figur 3 hervorgeht, können einige der in den Nuten 24 und Längsnuten 26 angeordneten Wälzkörper als Kunststoffkugeln 34 ausgebildet sein, die insgesamt die Welle 21 und den Innenkörper 25 spielfrei zueinander verspannen. Außerdem können in dem Kugelgewindetrieb zwischen dem Ge- häuse 23 und dem Innenkörper 25 ebenfalls einige der verwendeten Stahlku- geln durch Kunststoffkugeln ersetzt werden, so daß sich eine spielfreie Anord- nung ergibt.

Die Funktion der Vorrichtung nach den Figuren 3 und 4 ist ähnlich der zu den Figuren 1 und 2 beschriebenen Funktion. Wird einer der Ringkolben 30 oder 31 mit Druckmittel beaufschlagt, so verschiebt der entsprechende Ringkolben den Innenkörper 25 auf der Welle 21. Die in die rillenförmigen Gewindegänge 28 und 29 eingreifenden Kugeln verdrehen aufgrund dieser Linearbewegung des Innenkörpers das Gehäuse 23 gegenüber dem Innenkörper 25 und somit gegenüber der Welle 21. Die Folge davon ist eine Verdrehung der Stabilisator- hälften 19 und 20 zueinander.

Bezugszahlenliste 1 erste Stabilisatorhälfte 2 vorspringender Zapfen 3 erster Gehäuseabschnitt 4 zweiter Gehäuseabschnitt 5 vorspringender Zapfen 6 zweite Stabilisatorhälfte 7 Ringkolben 8 Druckraum 9 Druckraum 10 Zwischenwand 11 Wellenstummel 12 Schubstange 13 Längsrille 14 Kugelumlaufsystem 15 Spindel 16 Kugelrillen 17 Kugelrillen 18 Rücklaufkanäle 19 Stabilisatorhälfte 20 Stabilisatorhälfte 21 Welle 22 vorspringender Zapfen 23 Gehäuse 24 Nuten 25 Innenkörper 26 Längsnuten 27 Kugeln 28 rillenförmiger Gewindegang 29 rillenförmiger Gewindegang 30 Ringkolben 31 Ringkolben 32 Schrägkugellager 33 Schrägkugellager 34 Kunststoffkugeln