DE19533864C1

DE19533864C1 - Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator

Info

Publication number: DE19533864C1
Application number: DE1995133864
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl Ing Schiffler
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2015-09-14
Also published as: FR2738531B1; FR2738531A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator an ei ner Fahrzeugachse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Schwenkmotoren für einen geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugachse sind bekannt (z. B. DE 41 36 262 A1). Mit solch einer Stabilisatoranordnung in einem Kraftfahrzeug können die Wankbewegungen, die bei Kurvenfahrt auftreten, zumindest teilweise kompensiert werden. In diesem Betriebszustand wird der Schwenkmotor von außen so angesteuert, daß durch aktives Verdrehen der Stabilisatorarme, welche gelenkig mit der Radaufhängung verbunden sind, Kompensationskräfte frei werden, die der Wankbewegung des Kraftfahrzeugs entgegenwirken. Bei Geradeausfahrt sind dahingegen die Stabilisatorsarme gegeneinander frei verdrehbar. Die Bewegungen der Räder einer Achse sind dann entkoppelt.

Zur Steigerung des Komforts werden zunehmend weiche Federn mit großen Federwegen bei der Radaufhängung verwendet, wodurch große Verdrehwinkel der Stabilisatorarme auftreten können.

In der Regel wird der Stabilisatorarm zwischen dem federnden Rad und dem Schwenkmotor verspannt, indem mindestens eine Arbeitskammer unter Arbeitsdruck gesetzt wird, der über Flügel an der Schwenkmotorwelle ein Verdrehmoment ausübt, das dem Moment aus Radaufstandskraft multipliziert mit dem Hebelarm des abgewinkelten Stabilisatorendes entgegenwirkt. Dabei erfolgt die Regelung derart, daß die auftretenden Drehmomente im wesentlichen einen Gleichgewichtszustand einnehmen.

Bei bestimmten Fahrsituationen, beispielsweise bei Kurvenfahrt mit einer überlagerten plötzlichen Ausfederung des Rades, wird dieses Gleichgewicht unvermittelt ge stört, wodurch große Verdrehwinkel des Schwenkmotors auftreten können. In folge dieser großen Verdrehwinkel kann es durch starke Beanspruchung an den Flügeln und Rippen zum Bruch derselben kommen. Man könnte überlegen, ob sich durch eine erweiterte Regelung des Ablasses des Hydraulikmediums aus dem Schwenkmotor dieser Zustand beherrschen läßt. Doch der zu erwartende Berechnungsaufwand insbesondere die Sensorik dürfte erheblich sein.

Durch große Verdrehwinkel kann es des weiteren zum Verrutschen der Dichtun gen kommen, wenn die Rippen in den Bereich der nach DE 43 37 768 A1 bekannten Mon tagemulden gelangen. Das Verrutschen der Dichtung hat die Zerstörung dersel ben zur Folge. Durch diese Belastungen kommt es zu einer verkürzten Funktions fähigkeit des Schwenkmotors.

Aus der DE-Z: Ölhydraulik und Pneumatik, März 89, Seite 7, ist ein Schwenkmotor bekannt, in dessen Deckel ein Ventil zur Steuerung des Hydrau likzu- und -Abflusses integriert ist. Der Schwenkwinkel wird dabei durch eine am hinteren Wellenende befestigte Steuerscheibe bestimmt, auf der zwei schiefe Ebenen angeordnet sind. Etwa 10 bis 15° vor Erreichen des maximalen Schwenkwinkels beginnt eine im Ölrücklauf befindliche Drossel zu schließen, wodurch die Schwenkgeschwindigkeit verringert wird.

Nachteilig bei dieser Endlagendämpfung ist, daß die Dämpfung nicht nur von dem erreichten Verdrehwinkel und von der Schwenkgeschwindigkeit abhängt, sondern es spielt auch noch eine entschei dende Rolle welcher Druck in der Hydraulikkammer vor Einsetzen des Ver schließmechanismus vorliegt. Die Endlagendämpfung hängt somit endscheidend davon ab wie groß die Winkelbeschleunigung ist.

Ein weiterer Nachteil ist auch, daß das Ventilelement im Deckel integriert ist, wodurch es im Falle eines Defektes schwer zugänglich ist. Auch dürfte solch ein Ventilelement recht teuer sein.

Aus der CH-PS 376 453 ist ein druckmittelbetätigtes Drehantriebsaggregat be kannt. Dieses Antriebsaggregat umfaßt einen ein Gehäuse bildenden Zylinder. In einem Bereich des Zylinders bewegen sich zwei Kolben, wobei der zwischen den Kolben befindliche Raum mittels einer Platte in zwei Arbeitsräume bildende Hy draulikkammern geteilt ist. Jeder dieser Hydraulikkammern ist mit einem Hydrau likanschluß versehen. Zwischen Kolben und Zylinder ist jeweils eine Manschette zur Abdichtung der Arbeitsräume vorgesehen. Diese Manschette wird mittels ei nes Gleitstückes gegen übermäßige Beanspruchung geschützt. Diese Gleitstücke sind in den Hydraulikkammern angeordnet und derart ausgeformt, daß ein Ver schließen der Hydraulikanschlüsse durch den Kolben und der Manschette verhin dert ist. In der Patentschrift wird auf die Beschaffenheit der Gleitstücke nicht weiter eingegangen. Es ist jedoch davon auszugehen, daß diese in den Hydraulik kammern zum Schutz der elastischen Manschetten vorgesehenen Gleitstücke aus einem unelastischen Material bestehen. Somit sind die Gleitstücke für eine Anschlagdämpfung ungeeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch einfache Maßnahmen, die Lebensdauer des Schwenkmotors zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Schwenkmotor ist mit einer ein elastisch verformbares Bauteil umfassen den Dämpfvorrichtung derart versehen, daß beim Verdrehen des Zylinders zur Motorwelle vor dem Erreichen des maximalen Verdrehwinkels die Relativgeschwindigkeit des Zylinders gegenüber der Motorwelle verringert wird. Es genügt dabei, den Dämpfvorgang auf einen kleinen Raumwinkel zu beschränken.

Vorzugsweise ist das elastische Bauteil der Dämpfvorrichtung so angeordnet, daß die Dämpfung kurz vor dem Erreichen des maximalen Verdrehwinkels einsetzt. Durch die Wahl einer hohen Federkonstante des elastisch verformbaren Bauteils kann der Dämpfungsweg auf einen kleinen Raumwinkel begrenzt werden.

Um die kompakte Bauweise des Schwenkmotors weiterhin beibehalten zu kön nen, ist es vorteilhaft, diese Dämpfvorrichtung in den Arbeitskammern anzuord nen, und die elastisch verformbaren Bauteile dieser Dämpfvorrichtung zu befestigen, damit sie in dem Hydraulikmedium der Arbeitskammern nicht verrutschen, was einen vorzeitigen Verschleiß zur Folge hätte.

Vorteilhafterweise sind die elastischen Bauteile so angeordnet, daß sie sich entweder rela tiv zu den Flügeln oder Rippen in Ruhe befinden, z. B. durch Ankleben oder Auf vulkanisieren. Die Befestigung der elastischen Bauteile kann auch durch eine formschlüssige Verbindung erfolgen, die mit den Flügelseitenflächen, Rippenseitenflächen oder auch den Deckeln hergestellt wird, wobei die Deckel dann lageorientiert zu montieren sind. Für die lageorientierte Montage der Deckel sowie für die form schlüssige Verbindung, sind Stiftverbindungen vorteilhaft. Die Größe der ela stisch verformbaren Bauteile ist vorzugsweise so zu wählen, daß der von ihnen ausgeführte Raumwinkel die Montagemulden ausfüllt, wodurch auch gleichzeitig das spätere Eindringen der Flügel in die Montagemulden verhindert ist. Damit sind die einmal montierten Dichtungen nach ihrer Montage stets unter Spannung und so gegen Verrutschen geschützt.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, die ela stisch verformbaren Bauteile in den Arbeitskammern anzuordnen, die über keinen Hydraulikanschluß verfügen. Ist dann der Hydraulikanschluß seinerseits im Be reich der Montagemulden angeordnet, so ist durch diese Anordnung der elastisch verformbaren Bauteile auch sichergestellt, daß die Hydraulikanschlüsse stets of fen sind und nicht von den Flügeln der Motorwelle abgedeckt werden können.

Es sind aber auch weitere Dämpfvorrichtungen denkbar, die sowohl innerhalb wie auch außerhalb des Hydrauliksystems angeordnet sein können.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung mit ihren wesentli chen Vorteilen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 Schwenkmotor im Längsschnitt;

Fig. 2 Querschnitt des Schwenkmotors entlang der Linie C-C in Fig. 1, wobei sich der Schwenkmotor in der Ausgangsstellung befindet, das heißt, in allen Arbeitskammern herrscht derselbe Druck;

Fig. 3 wie Fig. 2, wobei sich der Schwenkmotor im Zustand des maximalen Verdrehwinkels (Anschlag) befindet;

Fig. 4 Längsschnitt durch die Dämpfervorrichtung.

Fig. 5 Stabilisatoranordnung.

Die Fig. 1 zeigt beispielhaft für die Anwendung eines Schwenkmotors einen Aus schnitt einer Stabilisatoranordnung 1, die aus einem geteilten Stabiliator mit den Stabilisatorarmen 3 und 5, die nur angedeutet sind, sowie einem Schwenkmo tor 7 besteht. Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung wurden auf die Stabilisatorenden, die mit den jeweiligen Radträgern verbunden sind, verzichtet. In Fig. 5 ist eine stark vereinfachte Stabilisatoranordnung dargestellt.

Der Schwenkmotor 7 besteht u. a. aus einem Zylinder 9, an dessen Innendurch messer axial verlaufende Rippen 11 angeordnet sind. Die Rippen 11 und der Zy linder 9 sind einstückig ausgeführt. An beiden Stirnseiten des Zylinders 9 begren zen ein Deckel 13 und ein Deckel 15 einen Arbeitsraum. Die Lagebestimmung der Deckel 13 und 15 innerhalb des Zylinders 9 erfolgt durch die Stirnflächen 17 des Zylinders 9 und durch die Stirnflächen der Rippen 11. Durch eine Schweißverbin dung 19 sind die Deckel 13, 15 mit dem Zylinder verbunden.

Innerhalb des Arbeitsraums ist eine Motorwelle 21 mittels Gleitlager 25, 27 dreh bar gelagert. Die Motorwelle 21 besitzt auf ihrem Außendurchmesser eine Anzahl von Flügeln 29, die dieselbe axiale Ausrichtung besitzen wie die Rippen 11 des Zylinders 9. Die Rippen 11 und die Innenwandfläche 31 des Zylinders 9, sowie die Flügel 29 und die Außenmantelfläche 33 der Motorwelle 21 bilden Arbeits kammern 35a, 35b. Die Abdichtung der Arbeitskammern 35a, 35b erfolgt einer seits durch Winkeldichtungsringe 37 im Fußbereich der Flügel 29 zwischen den Deckeln 13, 15. Die Stirnflächen der Flügel 29 und der Rippen 11 werden durch Dichtungen 39 hydraulisch getrennt, so daß benachbarte Arbeitskam mern 35a, 35b hydraulisch getrennt sind. Die Dichtungen 39 dichten über ihre Stirnfläche 41 sowie mindestens einer Seitenwand 43a, 43b ab. Im eingebauten Zustand verstärkt der Arbeitsdruck innerhalb der Arbeitsräume die statische Vor spannung der Dichtungen 39 und sorgt für eine dynamische Abdichtung.

Der Deckel 15 ist mit zwei Hydraulikanschlüssen 45, 47 versehen. Jeder der bei den Hydraulikanschlüsse 45, 47 ist mit jeweils einer anderen Arbeitskam mer 35a, 35b direkt verbunden, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Zudem besteht über eine Verbundsystem eine Verbindung 36a, 36b zwischen den Arbeitskam mern 35a, 35b mit gleicher Indizierung, wobei die miteinander verbundenen Ar beitskammern 35a des ersten Hydraulikanschlusses 45 mit denen Arbeitskam mer 35b des zweiten Hydraulikanschlusses 47 abwechseln.

Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Querschnitt durch den Schwenkmotor im Bereich der Flügel 29 bzw. Rippen 11. Innerhalb der Flügel 29 und Rippen 11 sind die Dichtungen 39 innerhalb von Nuten 42 gekammert. In Fig. 2 befindet sich die Motorwelle 21 in der Ausgangslage innerhalb des normalen Schwenkberei ches 69. Der Schwenkbereich 69 wird durch die Pumpleistung relativ zum Stabi lisator bestimmt. In diesem Schwenkbereich werden die Dichtungen 39 durch die Nut 42 und die Innenwandfläche 31 oder die Außenmantelfläche 33 vorge spannt. Außerhalb des Schwenkbereichs 69 sind die Montagemulden 51 in die Innenwandflächen 31 und Außenmantelfläche 33 eingearbeitet. Befinden sich die Flügel 29 bzw. Rippen 11 gemäß Fig. 3 in den Montagemulden 51, so sind die Dichtungen 39 vorspannungfrei. Der Schwenkmotor wird in den normalen Schwenkbereich 69 verdreht. Dabei nimmt die Vorspannung kontinuierlich, wo durch die Beschädigung der Dichtung 39 ausgeschlossen ist, auf ein bestimmtes Maß zu.

Anschließend sind in den Arbeitskammern 35a′ und 35b′ sind elastisch verform bare und in diesem Fall runde Dämpfer im Bereich der Montagemulde 51 montiert worden, wobei ihre Durchmesser so groß sind, daß die Flügel nicht mehr in den Montagemulde 51 eindringen können. Dadurch können die Hydraulikanschlüs se 45, 47 auf der gegenüberliegenden Seite auch nicht von den Flügeln ver schlossen werden. Durch den Abstand 55 zwischen den Dämpfern 49 und dem Außenradius der Welle 21 ist sichergestellt, daß die Verbindungen 36a, 36b für den Durchfluß von Hydraulikflüssigkeit setzen offen sind.

In Fig. 4 ist ein Dämpfer 49 im Längsschnitt gezeigt. In dieser Darstellung ist die Befestigungsvorrichtung 57 des Dämpfers 49 deutlich zu sehen. Der Dämpfer 49 ist durch die in den Deckeln 13, 15 befindlichen Vertiefungen 59, 61, die form schlüssig mittels endseitigen Ausformungen 63, 65 des Dämpfers 49 mit diesen verbunden sind, fixiert. Zur Montage wird der Zylinder 9 mit einem Deckel 13 versehen. Anschließend erfolgt das Einsetzen der Motorwelle 21, die mit ihren Flügeln 29 an die Rippen 11 des Zylinders zur Anlage gebracht wird. In dieser Stellung erfolgt die Montage der Dichtungen 39. Die Motorwelle 21 wird in den normalen Schwenkbereich 69 verdreht. Bevor der Schwenkmotor 7 mit dem zweiten Deckel 15 verschlossen wird, werden die Dämpfer 49 eingesetzt, es ist noch zu beachten, daß die Deckel 13, 15 lageorientiert zu montieren sind, was mittels Stiftverbindungen leicht durchführbar ist.

Bezugszeichenliste

1 Stabilisator
3 Stabilisatorarm
5 Stabilisatorarm
7 Schwenkmotor
9 Zylinder
11 Rippe
12 Rippenseitenfläche
13 Deckel
15 Deckel
17 Stirnfläche des Zylinders
19 Schweißverbindung
21 Motorwelle
25 Gleitlager
27 Gleitlager
29 Flügel
30 Flügelseitenfläche
31 Innenwandfläche
33 Außenwandfläche
35 Arbeitskammern
36 Hydraulikverbundsystem
37 Winkeldichtungsringe
39 Dichtungen
41 Stirnfläche der Dichtung 39
42 Nut
43 Seitenwand der Dichtung
45 Hydraulikanschluß
47 Hydraulikanschluß
48 Dämpfvorrichtung
49 elastisch verformbares Bauteil
51 Montagemulde
53 Durchmesser
55 Abstand-Dämpfer Außenradius 33
57 Befestigungsvorrichtung
59 Vertiefungen
61 Vertiefungen
63 Ausformung
65 Ausformung
67 maximaler Verdrehwinkel
69 Schwenkbereich

Claims

1. Schwenkmotor für einen geteilten Stabilisator an einer Fahrzeugachse, mit einer Dämpfvorrichtung zur Endlagendämpfung, umfassend einen Zylinder, der endseitig durch Deckel verschlossen ist und einen Arbeitsraum bildet, und axial am Innen durchmesser des Zylinders verlaufende Rippen und eine Motorwelle mit Flü geln, die dieselbe axiale Erstreckung besitzen wie die Rippen des Zylinders, wobei die Flügel der Motorwelle und die Rippen des Zylinders den Arbeits raum in einzelne Arbeitskammern unterteilen, mit mindestens ersten und zweiten Hydraulikanschlüssen für mindestens zwei getrennte Arbeitskam mern und gegebenenfalls ein Verbundsystem zwischen den Arbeitskammern, das mindestens paarweise Arbeitskammern hydraulisch verbindet, wobei die Anordnung der verbundenen Arbeitskammern derart ausgeführt ist, daß die zum ersten Hydraulikanschluß gehörigen Arbeitskammern sich abwechseln mit denen, die mit dem zweiten Hydraulikanschluß verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkmotor (7) mit einer, ein elastisch verformbares Bauteil um fassenden Dämpfvorrichtung (48) derart versehen ist, daß ein maximaler Verdrehwinkel (67) zwischen Zylinder (9) und Motorwelle (21) nur in gedämpfter Bewegung erreichbar ist.

2. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfvorrichtung bis zum Erreichen des maximalen Verdrehwin kels (67) nur auf einem Bruchteil des dafür zu überstreichenden Verdrehwin kels wirksam ist.

3. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung im letzten Winkelbereich des möglichen Schwenkbereiches (69) einsetzt.

4. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Bauteil (49) eine hohe Federkonstante besitzt.

5. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfvorrichtung (48) in mindestens einer Arbeitskammer (35) des Schwenkmotors (7) angeordnet ist.

6. Schwenkmotor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß elastisch verformbare Bauteile (49) an den Rippenseitenflächen (12) angeordnet sind (Fig. 2).

7. Schwenkmotor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische verformbaren Bauteile (49) an den Flügelseitenflächen (30) angeordnet sind.

8. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der elastisch verformbaren Bauteile (49) zu mindestens ei nem der anliegenden Schwenkmotorbauteile fixiert ist.

9. Schwenkmotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem elastischen verformbaren Bauteil (49) und dem dazu rela tiv stillstehenden Schwenkmotorbauteil eine formschlüssige Verbindung be besteht.

10. Schwenkmotor nach Anspruch 1 ,7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Bauteil (49) durch Ausnehmungen (59, 61) in den Deckeln (13; 15) des Schwenkmotors befestigt sind, wobei beide Deckel lageorientiert zu montieren sind (Fig. 4).

11. Schwenkmotor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch verformbaren Bauteile in den Arbeitskammern angeordnet sind, die über keinen Hy draulikanschluß (35a, 35b) verfügen.

12. Schwenkmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Au ßenmantelfläche (33) der Motorwelle (21) und eine Innenwandfläche (31) des Zylinders (9) im Bereich der Montagestellung des Schwenkmotors (7) pro Dichtung (39) mindestens eine Montagemulde (51) aufweist, wobei der radia le Abstand zwischen dem Nutgrund und der Außenmantelfläche (33) der Mo torwelle (21) bzw. der Innenwandfläche (31) des Zylinders (9) gleich oder größer ist als die Höhe der Dichtung (39), und daß die Dämpfvorrichtung (48) einen so großen Raumwinkel ausfüllt, daß im Betrieb des Schwenkmotors ein Eindringen des Flügels (29) in eine der Montagemul den (51) verhindert wird.