DE3916539C2

DE3916539C2 -

Info

Publication number: DE3916539C2
Application number: DE19893916539
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. 8079 Buxheim De Klose
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1989-05-20
Filing date: 1989-05-20
Publication date: 1992-07-16
Also published as: DE3916539A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer von Hub- bzw. Krafteinleitungselementen beaufschlagten und als Kolben-Zylindereinheit ausgebildeten Vorrichtung zur Weg-/Druckübertragung mit einem von einem Elastomeren gebildeten Drückübertragungsmedium.

Es ist bekannt, Gas (z. B. Luft) oder eine Flüssigkeit (z. B. Hydrau liköl oder Wasser) bei pneumatischen oder hydraulischen Druckübertra gungsvorrichtungen als Druckübertragungsmedium zu verwenden.

Im Hinblick auf den damit unter anderem verbundenen Nachteil, daß durch die Verwendung von Flüssigkeiten und Gasen stets auch mit Leckverlusten gerechnet werden muß, so daß gegebenenfalls eine recht kompliziert auf gebaute Dichtungsstruktur erforderlich ist, wird nach der DE-OS 36 00 140 vorgeschlagen, als Druckübertragungsmedium eine superplastische Le gierung, also ein "Festkörper", zu verwenden.

Damit mag zwar eine Druckübertragungsvorrichtung geschaffen sein, die selbst bei sehr hohen Drücken und Temperaturen funktionstüchtig ist; von Nachteil ist allerdings, daß wegen der Trägheit des Systems keine hohen Arbeitshub-Frequenzen möglich sind. Gerade aber bei Weg-/Druck übertragungen, bei denen kleine Arbeitshübe von hoher Frequenz vonnöten sind, ergeben sich besondere Probleme dahingehend, das System zuver lässig abzudichten.

Die DE-PS 10 13 139 bzw. die DE-OS 23 18 545 beschreiben ein ausdehnbares Kraftelement bzw. eine Vorrichtung zur Vervielfachung von Kräften. Die gezeigten Vorrichtungen sind jeweils eine von Hub- bzw. Krafteinleitungselementen beaufschlagte und als Kolben-Zylindereinheit ausgebildete Vorrichtung zur Weg-/Druckübertragung mit einem von einem Elastomeren gebildeten Druckübertragungsmedium. Damit ist es beispielsweise möglich, hohe Drücke mit relativ hohen Hubfrequenzen und kleinen Hüben zu übertragen. Die Dichtheit des Systems ist stets gewährleistet.

Die in der DE-PS 10 13 139 erwähnten Verwendungsmöglichkeiten beziehen sich auf das Betätigen von Ventilen, Regel- oder Steuervorrichtungen. Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Thermostaten. In der DE-OS 23 18 545 hingegen wird eine wichtige Anwendungsmöglichkeit der beschriebenen Vorrichtung zur Vervielfachung von Kräften in der Benutzung als Fördereinrichtung oder als vorübergehende Stütze für sehr schwere Metallkonstruktionen gesehen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue Verwendungsmöglichkeit aufzuzeigen, für die sich die bekannte Vorrichtung zur Weg-/Druckübertrag in besonderer Weise eignet.

Eine solche Verwendung wird erfindungsgemäß darin gesehen, die Vorrichtung zur Weg-/Druckübertragung bei der Kompensation von durch einen schwingenden Körper, beispielsweise Verbrennungsmotor, hervorgerufenen Störschwingungen in einem Kraftfahrzeug einzusetzen. Die Vorrichtung kann dabei als schwingungsdämpfende und schwingungskompensierende Lageranordnung dienen.

Gerade bei einem Kraftfahrzeug bilden sich im Fahrbetrieb eine Reihe von Schallquellen (z. B. Antriebsaggregat mit angeschlossenen Antriebskomponenten, Ansaug- und Auspuffsystem usw.) aus, die sich zu einem resultierenden Geräuschpegel aufaddieren, der vom Fahrzeuginsassen aufgenommen und als bisweilen äußerst unangenehm empfunden wird. Die Übertragung der Störschwingungen kann sowohl mechanisch (Körperschall) als auch durch die Luft (Luftschall) erfolgen. Im Stand der Technik bekannte Abhilfemaßnahmen bestehen beispielsweise in besonders abgestimmten Lageranordnungen für die schwingenden Körper sowie auch darin, die Fahrzeug-Störschwingungen überlagernde und dabei dämpfende phasenverschobene Gegenschwingungen in einem im Fahrzeug angeordneten Schwingkörper einzuleiten. Für solche Einsatzzwecke bei oft rauhen Arbeitsbedingungen eignet sich die Vorrichtung zur Weg-/Druckübertragung auch aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften in besonderer Weise.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Ausführungsform mit Piezokeramik- Aktuatoren als Hub- bzw. Krafteinleitungselemente. Selbstverständlich wäre auch die Verwendung konventioneller (Nocken, Exzenter usw.) oder magneto striktiver Krafteinleitungselemente denkbar.

Hierzu ist zunächst ein Gehäuse 1 vorgesehen, in das in jeweils gegen überliegende Seiten Aufnahmebohrungen 2 eingebracht sind, die zueinan der fluchtend ausgerichtet sind und dabei der Aufnahme von Hub- bzw. Krafteinleitungselementen 3 (Aktuator- Säulen 3) dienen. Diese bestehen aus einzelnen piezokeramischen Elemen ten, die in der Weise übereinandergeschichtet sind, daß dadurch die als Elongator wirkenden Säulen gebildet werden. Jede Aktuator-Säule 3 ist über hier nicht weiter dargestellte Anschlußleitungen mit einer Span nungsquelle verbunden. Werden nun unter Zuhilfenahme einer Steuerein heit entsprechende Steuersignale (elektrische Spannungen entsprechender Größenordnung und Frequenz) in die einzelnen piezokeramischen Elemente eingeleitet, so bewirkt dies eine Dickenänderung derselben, die sich zu einer Gesamt-Dickenänderung bzw. Höhenänderung der Aktuator-Säule 3 aufsummiert. Somit wird der piezoelektrische Effekt in seiner Umkehrung genutzt.

Auf diese Weise lassen sich sehr hohe Hubfrequenzen erzielen. Den endseitigen Abschluß einer jeden Aufnahmebohrung 2 bildet ein Ver schlußelement 4, auf dem sich wiederum die Aktuator-Säule 3 abstützt und das auch geeignete Spannmittel (z. B. Tellerfedern) enthalten kann, über die die Aktuator-Säule 3 unter Druck-Vorspannung setzbar ist.

Die jeweils gegenüberliegende Seite einer jeden Aktuator-Säule 3 beauf schlagt einen Zylinderkolben 5, der in eine an die Aufnahmebohrung 2 sich anschließende und im Querschnitt etwas kleiner gehaltene Zylinder bohrung 6 eingepaßt ist. Beide Zylinderkolben 5 können im Übergang zu ihrer vorderen Stirnfläche angefast sein und bilden mit diesen Flächen im wesentlichen einen geschlossenen Raum, in den ein als Druckübertra gungsmedium dienender Elastomer 7 eingesetzt ist.

Dafür käme beispielsweise ein Naturkautschuk (Handelsname: SMR) mit folgenden Eigenschaften in Frage:

Shore A-Härte: 40-50
E-Modul: 1,8 MPa
Zerreißfestigkeit: 28 ^N/mm²
Zugdehnung: bis 600%
Temperaturbeständigkeit:
Kurzzeit -50°C bis +120°C,
Langzeit -30°C bis +80°C.

Weiterhin wäre die Verwendung von in den Eigenschaften entsprechend an gepaßten Werkstoffen, wie Polyurethan, Styrol-Butadien-Kautschuk, Sili kon-Kautschuk oder Fluor-Kautschuk denkbar.

Der als Weg-/Druckübertragungsmedium eingesetzte Werkstoff ist im we sentlichen inkompressibel und insoweit mit den gängigen Hydraulikflüs sigkeiten vergleichbar.

Der geschlossene Raum, in den der Elastomer 7 eingesetzt ist, wird wei terhin durch einen rechtwinklig zur gemeinsamen Längsachse 8 der Aktua tor-Säulen 3 gerichteten und in einer Bohrung 9 des Gehäuses 1 geführ ten Stellkolben 10 begrenzt. Dieser bildet mit dem Gehäuse 1 und dem Zylinderkolben 5 somit eine Kolben-Zylindereinheit. Der Stellkolben 10 wirkt unmittelbar auf einen Steh bolzen 13, dessen oberes Ende mit einem Gewinde 14 versehen ist. Daran greift ein hier nicht dargestelltes, mit einem schwingenden Körper (z. B. Verbrennungsmotor) eines Kraftfahrzeuges mittelbar oder unmittelbar in Verbindung stehendes Funktionsteil an, welches den ein geleiteten Arbeitshub in geeigneter Weise verwertet.

Das untere Ende des Stehbolzens 13 ist von einer Hülse 15 aus elasti schem Material umfaßt, welche wiederum in eine Buchse 16 eingesetzt ist, die in das Gehäuse 1 eingepreßt ist. Die Relativbeweglichkeit zwischen Gehäuse 1 und Stehbolzen 13 ist durch die elastische Hülse 15 sichergestellt.

Werden nun entsprechende Arbeitshübe über die Aktuator-Säulen 3 und die Zylinderkolben 5 auf den Elastomer 7 eingeleitet, so wird dieser auf grund seiner Inkompressibilität den Stellkolben 10 nach oben drücken. Der Stellweg hängt dabei von den jeweiligen Querschnittsverhältnissen von Zylinderkolben 5 bzw. Stellkolben 10 ab. Kolbendichtungen sind auf grund des hier zur Verwendung kommenden Weg-/Druckübertragungsmediums nicht erforderlich.

Im Ausführungsbeispiel ist der Elastomer 7 als vorgeformtes Bauteil in das Gehäuse 1 eingesetzt. Denkbar wäre aber auch, dem Elastomer erst in dem geschlossenen Raum, in dem er wirken soll, seine endgültige Form zu geben, d. h., diesen durch ein Spritzgußverfahren dort einzubringen.

Damit könnte unter anderem erreicht werden, daß er in geeigneter Weise beispielsweise an Gehäusewände anvulkanisiert. Das Gehäuse könnte dabei natürlich jede beliebige Form haben. Damit wäre in jedem Falle sicher gestellt, daß das jeweils verwendete Weg-/Druckübertragungsmedium nicht in den Spalt zwischen einem Zylinderkolben und einer Zylinderbohrung gelangen kann. Insoweit wäre man auch bei der Gestaltung dieser Bau teile wesentlich freier.

Die Vorrichtung zur Weg-/Druckübertragung ist prak tisch verschleiß- und wartungsfrei.

Claims

Verwendung einer von Hub- bzw. Krafteinleitungselementen (3) beaufschlagten und als Kolben-Zylindereinheit (1, 5, 10) ausgebildeten Vorrichtung zur Weg-/Druckübertragung mit einem von einem Elastomeren (7) gebildeten Druckübertragungsmedium zur Kompensation von durch einen schwingenden Körper (Verbrennungsmotor) hervorgerufenen Störschwingungen in einem Kraftfahrzeug.