DE60106767T2

DE60106767T2 - Elastisches gelenk mit veränderlicher, radialer steifigkeit

Info

Publication number: DE60106767T2
Application number: DE60106767T
Authority: DE
Inventors: Serge Lefebvre
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2021-07-28
Also published as: CN1392841A; US20020149146A1; US6575441B2; EP1305175B1; JP2004505213A; DE60106767D1; WO2002009959A1; EP1305175A1; FR2812241A1; ATE280684T1; AU2001282236A1; CN1211222C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die elastischen Gelenke. Sie ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, bei einer Fahrzeugaufhängung anwendbar, insbesondere einer Aufhängung für eine Wagenachse von der Art, die zwei Aufhängungsarme trägt, von denen ein Ende einen ein Rad aufnehmenden Schenkel aufweist und das andere Ende fest mit einer Welle verbunden ist, die an den Fahrzeugaufbau mittels eines elastischen Gelenks angelenkt ist, das in der Lage ist, sowohl unter Torsions- als auch unter Druck/Zug-Belastung zu arbeiten, um die Funktionen einer Aufhängungsfeder und einer Filterung der Schwingungen oder Stöße zu gewährleisten.
Die vorliegende Erfindung betrifft genauer ein elastisches Gelenk mit variabler radialer Steifheit, dessen radiale Steifheit entlang einer ersten Bezugsachse eines Systems aus drei Bezugsachsen einen minimalen Wert hat, von dem eine zweite Bezugsachse mit der Drehachse des elastischen Gelenks zusammenfällt. Unter "radiale Steifheit" wird hier die Steifheit des Gelenks in einer beliebigen Richtung senkrecht zur Drehachse des Gelenks verstanden. Üblicherweise ist im Fall eines elastischen Gelenks für eine Fahrzeugaufhängung die oben erwähnte "erste Bezugsachse" senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu einer waagrechten Bezugsebene ausgerichtet, die mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Unter einer "mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen waagrechten Bezugsebene" wird hier eine Ebene verstanden, die sich während des Fahrens des Fahrzeugs unter normalen Bedingungen parallel zum Boden bewegt.
Elastische Gelenke mit variabler radialer Steifheit, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweisen, sind bereits wohl bekannt, insbesondere aus dem europäischen Patent EP 0 956 984 der Anmelderin. Das in dieser Druckschrift beschriebene elastische Gelenk weist eine innere zylindrische Bewehrung, eine die innere Be wehrung konzentrisch umgebende äußere Bewehrung, und eine Hülse aus Elastomermaterial auf, die zwischen der inneren und der äußeren Bewehrung angeordnet ist und deren innere und äußere Umfangsfläche ohne Gleitmöglichkeit mit der inneren und der äußeren Bewehrung verbunden sind. Die Hülse aus Elastomermaterial weist mindestens eine Aushöhlung, vorzugsweise zwei einander diametral gegenüberliegende Aushöhlungen auf, die so positioniert sind, dass das Gelenk entlang der oben erwähnten ersten Bezugsachse eine minimale radiale Steifheit aufweist. Jede Aushöhlung mündet an mindestens einer der Endflächen der Hülse, vorzugsweise an ihren beiden Endflächen, d.h., dass in diesem letzteren Fall jede Aushöhlung die Hülse in einer Richtung parallel zur Achse des Gelenks von einer Seite zur anderen durchquert. Jede Aushöhlung hat außerdem eine in Umfangsrichtung der Hülse gebogene Form. Die Ermüdungsfestigkeit eines solchen bekannten elastischen Gelenks ist unter allen Verwendungsbedingungen schwierig zu garantieren.
Außerdem ist es mit dem im europäischen Patent EP 0 956 984 beschriebenen elastischen Gelenk relativ schwierig, die Richtung feiner einzustellen, in der das Gelenk seine minimale radiale Steifheit aufweist, insbesondere, wenn die Hülse aus Elastomermaterial mit Torsion arbeitet, wie dies bei einem elastischen Gelenk der Fall ist, das die Funktion einer Aufhängungsfeder hat. Man kann sich vorstellen, dass diese Schwierigkeit an der Torsionsverformung der Hülse aus Elastomermaterial liegt, eine Verformung, die die Geometrie der Hülse verändert, wenn das elastische Gelenk die Nennlast trägt, für die es ausgelegt ist.
Die vorliegende Erfindung hat also zum Ziel, ein elastisches Gelenk mit variabler radialer Steifheit anzugeben, das in der Lage ist, mit Druck/Zug und mit Torsion zu arbeiten, und das eine bessere Ermü dungsfestigkeit sowohl unter Druck/Zug-Belastungen als auch unter Torsionsbelastungen aufweist.
Die vorliegende Erfindung hat auch zum Ziel, ein elastisches Gelenk mit variabler radialer Steifheit anzugeben, bei dem die Richtung, in der die radiale Steifheit minimal ist, gut feineingestellt werden kann.
Zu diesem Zweck liefert die Erfindung ein elastisches Gelenk mit variabler radialer Steifheit, das dazu bestimmt ist, sowohl mit Druck/Zug als auch mit Torsion zu arbeiten, insbesondere für eine Fahrzeugaufhängung, das eine innere Bewehrung, eine äußere Bewehrung, die die innere Bewehrung umgibt, und eine Hülse aus Elastomermaterial aufweist, die zwischen der inneren und der äußeren Bewehrung angeordnet ist und deren innere und äußere Umfangsfläche ohne Gleitmöglichkeit mit der inneren und der äußeren Bewehrung verbunden sind, wobei die Hülse so ausgebildet ist, dass das Gelenk entlang einer ersten Bezugsachse eines Systems von drei Bezugsachsen eine minimale radiale Steifheit hat, von dem eine zweite Bezugsachse mit der Drehachse des elastischen Gelenks zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Endflächen der Hülse ein Profil hat, das sich kontinuierlich in Umfangsrichtung der Hülse zwischen mindestens einem Minimum und mindestens einem Maximum entwickelt, und dass das Profil in der inneren Umfangszone der Endfläche mindestens ein Minimum und mindestens ein Maximum hat, die um einen vorbestimmten Winkel bezüglich mindestens eines Minimums bzw. mindestens eines Maximums des Profils in der äußeren Umfangszone der Endfläche versetzt sind, wenn keine Last auf das Gelenk aufgebracht wird.
Der vorbestimmte Winkel wird vorzugsweise so gewählt, dass, wenn auf das Gelenk eine Bezugslast ausgeübt wird, die eine relative Drehung der inneren und äußeren Bewehrung zueinander um den vor bestimmten Winkel bewirkt, die geometrischen Orte der Minima und die geometrischen Orte der Maxima des Profils zwischen der inneren und der äußeren Umfangszone im wesentlichen radial entlang der ersten Bezugsachse bzw. entlang einer dritten Bezugsachse des Systems von drei Bezugsachsen ausgerichtet sind.
Vorzugsweise weist das Profil in jeder der inneren und äußeren Umfangszonen und in den Zwischenzonen zwei Minima und zwei Maxima entlang des Umfangs der Hülse aus Elastomermaterial auf.
Vorzugsweise haben die beiden Endflächen der Hülse ein gewelltes Profil. Das gewellte Profil ist zum Beispiel im Wesentlichen sinusförmig oder pseudosinusförmig.
Vorzugsweise liegt die erste Bezugsachse im Wesentlichen senkrecht zu einer waagrechten Ebene, die mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung besteht die äußere Bewehrung aus einem Ring oder einer zylindrischen Hülse, die in einer vorbestimmten Winkelstellung starr in einer Bohrung eines Stützteils befestigt ist, das dazu bestimmt ist, am Aufbau des Fahrzeugs befestigt zu werden.
Das Stützteil kann aus einem Hilfslängsträger bestehen, der mindestens eine Auflagefläche, vorzugsweise zwei Auflageflächen, aufweist, die in der Lage sind, mit mindestens einer entsprechenden Auflagefläche auf dem Aufbau des Fahrzeugs zusammenzuwirken, so dass nach Befestigung des Hilfslängsträgers am Aufbau die drei Bezugsachsen des elastischen Gelenks bezüglich eines mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Bezugsachsensystems vorbestimmte Ausrichtungen haben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung hervor, die als Beispiel angegeben wird und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht. Es zeigen:
1 sehr schematisch eine Fahrzeugachse, die zwei erfindungsgemäße Gelenke mit variabler radialer Steifheit aufweist;
2 eine Perspektivansicht im Aufriss eines der beiden elastischen Gelenke, die in die Wagenachse der 1 eingebaut sind;
3 eine Vorderansicht im freien Zustand der Hülse aus Elastomermaterial des elastischen Gelenks der 2;
4 eine Ansicht der Hülse aus Elastomermaterial gemäß dem Pfeil F der 3;
5 eine Ansicht gleich 3; sie zeigt die Form der Hülse aus Elastomermaterial, wenn sie einer Bezugstorsionslast ausgesetzt ist;
6 eine Ansicht gleich 4, wobei die Hülse aus Elastomermaterial der Bezugstorsionslast ausgesetzt ist;
7 eine Schnittansicht gemäß der gestrichelten Linie VII-VII der 6;
8 einen Graph, der das gewellte Profil einer der Endflächen der Hülse aus Elastomermaterial in der inneren Umfangszone und in der äußeren Umfangszone der Hülse zeigt, wenn diese im freien Zustand ist;
9 einen Graph, der das gewellte Profil der Endfläche der Hülse aus Elastomermaterial in der inneren Umfangszone und in der äußeren Umfangszone der Hülse zeigt, wenn diese der Bezugstorsionslast ausgesetzt ist;
10 eine Schnittansicht gemäß der Linie X-X in 6;
11 eine Schnittansicht gleich der der 10; sie zeigt die Verformung der Hülse aus Elastomermaterial, wenn sie einer konischen Beanspruchung ausgesetzt ist;
12 eine Perspektivansicht, die das elastische Gelenk der 2 zeigt, wie es in die Bohrung eines Hilfslängsträgers installiert ist, der dazu bestimmt ist, am Aufbau des Fahrzeugs befestigt zu werden;
13 eine Ansicht des Hilfslängsträgers und des elastischen Gelenks der 12 im waagrechten Schnitt.
In 1 kann man eine Wagenachse 1, genauer eine Hinterachse sehen, die dazu bestimmt ist, auf den Aufbau 2 eines Fahrzeugs mittels Stützen 3 montiert zu werden, von denen eine vorteilhafte Ausführungsform weiter unten ausführlich beschrieben wird. In 1 ist auch ein System aus drei Bezugsachsen X, Y und Z gezeigt, das mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist. Die X-Achse ist die mittlere Längsachse des Fahrzeugs, die Y-Achse ist eine Querachse, die mit der X-Achse die weiter oben erwähnte waagrechte Bezugsebene bildet, und die Z-Achse ist senkrecht.
Die Wagenachse 1 weist hauptsächlich zwei gezogene Aufhängungsarme 4 auf, die mit den Stützen 3 über elastische Gelenke 5 verbunden sind, die fähig sind, unter Druck/Zug-Belastung und unter Torsionsbelastung zu arbeiten, derart, dass die beiden Aufhängungsarme 4 unabhängig voneinander einen begrenzten Winkelausschlag bezüglich des Aufbaus 2 um die Achse 6 der Gelenke 5 haben können, die mit der Y-Achse zusammenfällt.
In 2 ist eines der beiden Gelenke 5 dargestellt, die gleich sind (im Allgemeinen symmetrisch). Wie in 2 gezeigt, besteht das Gelenk 5 hauptsächlich aus einer Hülse 7 aus einem Elastomermaterial, die zwischen einer inneren zylindrischen Bewehrung 8 und einer äußeren zylindrischen Bewehrung 9 angeordnet und steif ohne Gleitmöglichkeit an diesen beiden Bewehrungen befestigt ist, zum Beispiel durch die bekannte Technik der haftenden Verbindung.
Jedes elastische Gelenk 5 hat, wie man weiter unten sehen wird, eine variable radiale Steifheit, d.h. eine radiale Steifheit mit einem minimalen Wert entlang einer ersten Bezugsachse, die in einer ersten bevorzugten Richtung ausgerichtet sein muss, zum Beispiel parallel oder im Wesentlichen parallel zur Z-Achse, und einen maximalen Wert entlang einer anderen Bezugsachse, die in einer anderen bevorzugten Richtung ausgerichtet sein muss, zum Beispiel parallel oder im Wesentlichen parallel zur X-Achse. Unter diesen Bedingungen haben die elastischen Gelenke 5 in an sich bekannter Weise Bezugsflächen oder Bezugspunkte (nicht dargestellt), die bei der Montage der elastischen Gelenke in die Stützen 3 zusammenwirken bzw. fluchtend ausgerichtet sind zu entsprechenden Bezugsflächen oder zu entsprechenden Bezugspunkten auf den Stützen 3, so dass die Bezugsachsen, entlang denen die elastischen Gelenke 5 ihre minimale und maximale radiale Steifheit aufweisen, in Bezug auf den Aufbau 2 des Fahrzeugs korrekt ausgerichtet sind.
Wieder in 1 kann man sehen, dass jeder Aufhängungsarm 4 auf der Seite des entsprechenden elastischen Gelenks 5 eine Welle 11 und auf der dem Gelenk gegenüberliegenden Seite einen Schenkel 12 trägt, der zur Aufnahme eines Rads 13 bestimmt ist, genauer gesagt, eines Hinterrads des Fahrzeugs. Jede der beiden Wellen 11, deren Achsen mit der Achse 6 der elastischen Gelenke 5 und der Y-Achse fluchtend ausgerichtet sind, ist steif, d.h. ohne mögliche relative Drehung, mit der inneren Bewehrung 8 des entsprechenden elastischen Gelenks verbunden. Zum Beispiel kann die Befestigung der Welle 11 an der entsprechenden inneren Bewehrung 8 durch Presseinpassung, durch Kleben oder jede andere auf diesem Gebiet der Technik bekannte Technik befestigt werden. Außerdem kann ein Querbalken (nicht dargestellt) vorgesehen sein, der die beiden Wellen 11 in einer U-förmigen Konfiguration, oder die beiden Arme 4 in einer H-förmigen Konfiguration miteinander verbindet. Der Querbalken kann einen ähnlichen Aufbau wie derjenige haben, der in der Patentanmeldung EP 0 956 984 oder der Patentanmeldung WO 97/47486 beschrieben ist.
Wie weiter oben gesagt, ist jedes der beiden elastischen Gelenke 5 gestaltet, um eine in Umfangsrichtung variable radiale Steifheit zu haben, d.h., dass die Steifheit des Gelenks in Abhängigkeit vom Polwinkel der radialen Richtung um die Y-Achse variiert. Erfindungsgemäß wird die Veränderung der radialen Steifheit erhalten, indem mindestens einer der beiden Endflächen 7a und 7b der Hülse 7 aus Elastomermaterial, vorzugsweise ihren beiden Endflächen, ein Profil verliehen wird, das sich kontinuierlich in Umfangsrichtung der Hülse 7 zwischen mindestens einem Minimum und mindestens einem Maximum entwickelt. Wie dies insbesondere in 3 zu sehen ist, kann das Profil ein gewelltes Profil sein, das zum Beispiel eine Sinus form oder eine Pseudo-Sinusform mit zwei Minima und zwei Maxima auf dem Umfang der Hülse 7 hat.
Da jedes elastische Gelenk 5 dazu bestimmt ist, mit Torsion zu arbeiten, um zumindest einen Teil der Last (Fahrzeugaufbau) zu tragen und eine Funktion einer Aufhängungsfeder zu gewährleisten, sind die beiden Minima m_i und die beiden Maxima M_i des gewellten Profils P_i in der inneren Umfangszone der Endfläche 7a oder 7b winkelmäßig um einen vorbestimmten Winkel α im Verhältnis zu den beiden Minima m_e und den beiden Maxima M_e des gewellten Profils P_e in der äußeren Umfangszone der Endfläche 7a oder 7b verschoben, wenn die Hülse 7 keiner Last ausgesetzt ist, wie in den 4 und 8 gezeigt. Zwischen den Minima m_i und m_e erstrecken sich die geometrischen Orte 14 der Minima des gewellten Profils der Endfläche 7a oder 7b der Hülse 7 schräg bezüglich einer radialen Richtung, wie in 4 gezeigt. In gleicher Weise erstrecken sich zwischen den Maxima M_i und M_e die geometrischen Orte 15 der Maxima des gewellten Profils der Endfläche 7a oder 7b schräg bezüglich einer anderen radialen Richtung, wie dies auch in 4 gezeigt ist.
Die Größe des vorbestimmten Winkels α wird so gewählt, dass, wenn das elastische Gelenk 5 einer Bezugslast ausgesetzt wird, die zum Beispiel eine relative Drehung der inneren Bewehrung 8 bezüglich der äußeren Bewehrung 9 um diesen Winkel α bewirkt, die Hülse 7 eine Torsion erfährt und sich derart verformt, dass die Minima m; und die Maxima M_i des gewellten Profils P_i in der inneren Umfangszone der Endfläche 7a oder 7b radial mit den Minima m_e bzw. den Maxima M_e des gewellten Profils P_e in der äußeren Umfangszone der Endfläche 7a oder 7b fluchtend ausgerichtet sind, wie in den 6 und 9 gezeigt. Die geometrischen Orte 14 der Minima und die geometrischen Orte 15 der Maxima des gewellten Profils auf jeder der beiden Endflächen 7a und 7b der Hülse 7 sind dann im wesentlichen radial entlang der beiden Bezugsachsen X' bzw. Z' eines Systems mit drei Bezugsachsen X', Y', Z' ausgerichtet, das mit jedem elastischen Gelenk 5 verbunden ist. Die beiden Achsen X' und Z' sind senkrecht zur Y-Achse der beiden elastischen Gelenke 5, die auch mit dem Bezugszeichen 6 in der 1 bezeichnet ist.
Die oben erwähnte Bezugslast, die den Wert des Winkels α sowie eine Trimmlage des Fahrzeugs bestimmt, die die Wagenachse 1 der 1 enthält, die mit den beiden erfindungsgemäßen elastischen Gelenken 5 ausgestattet ist, kann zum Beispiel als die Last definiert werden, die auf jedes der beiden Räder 13 der Achse 1 für ein fahrendes Fahrzeug in Betriebsbereitschaft aufgebracht wird. Diese Bezugslast variiert natürlich von einem Fahrzeugmodell zum anderen, und ihre Definition kann selbst von einem Fahrzeughersteller zum anderen variieren. Zum Beispiel für ein vierrädriges Fahrzeug kann die Bezugslast als das Viertel der Summe des Leergewichts des Fahrzeugs, des Gewichts von zwei Testpuppen von je 75 kg, und eines Kraftstoffgewichts definiert werden, das einem halb vollen Tank von Kraftstoff entspricht.
Mit der oben beschriebenen Konstruktion des elastischen Gelenks 5 hat die axiale Länge der Hülse 7 aus Elastomermaterial einen minimalen Wert P entsprechend den geometrischen Orten 14 der Minima des gewellten Profils der beiden Endflächen 7a und 7b, d.h. in der von den beiden Achsen Y und Z' definierten Ebene, und einen maximalen Wert L entsprechend den geometrischen Orten 15 der Maxima des gewellten Profils der beiden Endflächen 7a und 7b, d.h. in der von den beiden Achsen Y und X' definierten Ebene, wie es in der linken bzw. rechten Hälfte der 7 gezeigt ist. Da die radiale Steifheit einer Hülse aus Elastomermaterial in erster Näherung proportional zur axialen Länge der Hülse ist, hat das oben beschriebene elastische Gelenk 5 also eine minimale radiale Steifheit entlang der Achse Z' und eine maximale radiale Steifheit entlang der Achse X', wenn die Hülse der Bezugslast ausgesetzt ist.
Bei der Montage der beiden elastischen Gelenke 5 in die Stützen 3 der Achse 1 sind die Achsen X' und Z' jedes Gelenks 5 aufgrund der oben erwähnten Bezugsflächen und/oder Bezugspunkte der Stützen 3 und der äußeren Bewehrungen 9 so ausgerichtet, dass sie parallel zu den Achsen X bzw. Z des mit dem Aufbau 2 des Fahrzeugs verbundenen Systems von Achsen X, Y, Z liegen. Das heißt, dass die Achse X' waagrecht und die Achse Z' senkrecht ist. Es stellt sich heraus, dass die Leistungen der beiden elastischen Gelenke 5 bei der akustischen Filterung in dieser Stellung am besten sind. Es ist aber nicht unbedingt notwendig, dass die Achse Z' jedes Gelenks 5 rigoros senkrecht ausgerichtet ist, und ihre Ausrichtung kann in Grenzen von +45° und –45° bezüglich einer Lotrechten zur waagrechten Ebene liegen, die von den Achsen X und Y des mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbundenen Bezugssystems definiert wird. In gleicher Weise ist es auch nicht unbedingt notwendig, dass die Minima und Maxima des gewellten Profils jeder der beiden Endflächen 7a und 7b der Hülse 7 winkelmäßig den gleichen Abstand entlang des Umfangs aufweisen.
Das erfindungsgemäße elastische Gelenk 5 mit variabler radialer Steifheit hat im Vergleich mit den bisher bekannten elastischen Gelenken mit variabler radialer Steifheit eine bessere Ermüdungsfestigkeit, sowohl wenn das Gelenk mit Druck/ Zug arbeitet, als auch, wenn es mit Torsion arbeitet. Man kann annehmen, dass dies von der kontinuierlichen und regelmäßigen Entwicklung des gewellten Profils auf seinen beiden Endflächen 7a und 7b verursacht wird, die im Betrieb dazu führten, dass die Druck-/Zugbeanspruchungen und die Torsionsbeanspruchungen nicht in lokalisierten Zonen der Hülse konzentriert bleiben, sondern sich leichter im Kern der Hülse über ihren ganzen Umfang verteilen können.
Außerdem ermöglicht die Geometrie der weiter oben beschriebenen Hülse 7 aus Elastomermaterial eine Flexibilisierung des elastischen Gelenks in konischer Steifheit um die Achse X' herum. In den 10 und 11 kann man sehen, wie der Querschnitt der Hülse 7 durch die von den Achsen Y und Z' definierte Ebene sich verformt, wenn das elastische Gelenk 5 einer konischen Beanspruchung ausgesetzt ist, d.h. einer derartigen Beanspruchung, dass die Achse Y' der inneren Bewehrung 8 des elastischen Gelenks sich um einen Winkel θ (11) um die Achse X' bezüglich der Achse Y der äußeren Bewehrung 9 des Gelenks gedreht hat.
In den 12 und 13 kann man nun eine Ausführungsform einer Stütze 3 sehen, die zur Montage des einen oder des anderen der elastischen Gelenke 5 der Wagenachse 1 auf den Aufbau 2 eines Fahrzeugs dient. Die Stütze 3 besteht hier aus einem Hilfslängsträger, der zum Beispiel in Form eines gegossenen oder gezogenen Teils aus Aluminium oder Aluminiumlegierung vorliegt, das eine Bohrung 16 aufweist, in der die äußere Bewehrung 9 des elastischen Gelenks 5 starr befestigt ist, zum Beispiel durch Presseinpassung und/oder Kleben.
Der Hilfslängsträger 3 weist mindestens eine ebene Auflagefläche, vorzugsweise zwei ebene Auflageflächen 3a und 3b auf, die zueinander senkrecht und dazu bestimmt sind, als Bezugsfläche für die Montage des Hilfslängsträgers 3 auf den Aufbau 2 des Fahrzeugs zu dienen. Die ebene Fläche 3b ist senkrecht zur Achse der Bohrung 16, also auch zur Y-Achse des elastischen Gelenks 5, und sie ist dazu bestimmt, gegen eine senkrechte Auflagefläche des Aufbaus 2 angelegt zu werden, die parallel zur von den Achsen X und Z des mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbundenen Bezugssystems definierten Ebene liegt. Die ebene Auflagefläche 3a des Hilfslängsträgers 3 ist dazu bestimmt, gegen eine andere ebene Auflagefläche angelegt zu werden, die auf dem Aufbau 2 des Fahrzeugs vorgesehen ist und parallel zu der waagrechten Ebene liegt, die von den beiden Achsen X und Y des mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbundenen Bezugssystems definiert wird.
Der Hilfslängsbalken 3 weist weiter zwei Löcher 17 und 18 auf, deren Achsen senkrecht zu den ebenen Auflageflächen 3a bzw. 3b liegen. Die Löcher 17 und 18 sind dazu bestimmt, Schrauben oder Bolzen zur Befestigung des Hilfslängsbalkens 3 an den erwähnten Auflageflächen des Aufbaus des Fahrzeugs aufzunehmen.
Damit die Achse Z', entlang der das elastische Gelenk 5 seine minimale radiale Steifheit aufweist, in die gewünschte Richtung bezüglich des Aufbaus 2 des Fahrzeugs ausgerichtet werden kann, insbesondere bezüglich der Z-Achse des mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbundenen Bezugssystems, kann das elastische Gelenk 5 vorteilhafterweise eine Markierung 19 aufweisen, die dazu bestimmt ist, in Koinzidenz mit einer Markierung 21 angeordnet zu werden, die auf dem Hilfslängsträger 3 (12) angeordnet ist, wenn das elastische Gelenk 5 in die Bohrung 16 des Hilfslängsbalkens 3 eingeführt wird. Die Markierung 19 kann sich zum Beispiel am Außenumfang einer der Endflächen der Hülse 7 in einer Winkelstellung befinden, die einem der beiden Minima m_e (6) des gewellten Profils entspricht.
Selbstverständlich wurde die soeben beschriebene Ausführungsform der Erfindung als rein beispielhaftes und nicht einschränkendes Beispiel angegeben, und viele Veränderungen können vom Fachmann durchgeführt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So könnte, obwohl die der Hülse 7 aus Elastomermaterial mit einem Längsquerschnitt dargestellt ist, der vorzugsweise im wesentlichen die Form eines Trapezes hat, dessen große Basis sich auf der Seite der inneren Bewehrung 8 und dessen kleine Basis sich auf der Seite der äußeren Bewehrung 9 befindet, und mit inneren Umfangslippen 7c und 7d und äußeren Umfangslippen 7e und 7f auf den Endflächen 7a und 7b, wie es insbesondere in 2 gezeigt ist, der Längsquerschnitt der Hülse 7 zum Beispiel insbesondere eine rechteckige Form haben.
Außerdem ist die Anzahl von Minima und Maxima des Profils entlang des Umfangs der oder jeder der Endflächen der Hülse aus Elastomermaterial nicht unbedingt gleich zwei. Diese Anzahl kann gleich eins oder größer als zwei sein, je nach der Anzahl von radialen Richtungen, entlang denen gewünscht wird, dass die Hülse aus Elastomermaterial eine minimale radiale Steifheit bzw. eine maximale radiale Steifheit hat.
Obwohl in der Darstellung der 8 und 9 die Spitze-zu-Spitze-Amplitude der Welle (Amplitudendifferenz zwischen den Minima und Maxima) des Profils P_i in der inneren Umfangszone einer Endfläche 7a oder 7b der Hülse 7 gleich oder im wesentlichen gleich der Spitze-zu-Spitze-Amplitude der Welle des Profils P_e in der äußeren Umfangszone der Endfläche 7a oder 7b ist, können die beiden Profile P_i und P_e außerdem unterschiedliche Spitze-zu-Spitze-Amplituden haben, und in einem Grenzfall kann eines der beiden Profile P_i und P_e eine Spitze-zu-Spitze-Amplitude Null oder praktisch Null haben.
Um eine variable radiale Steifheit zu erhalten, kann außerdem das Profil der Endfläche(n) der Hülse, das sich kontinuierlich in Umfangsrichtung der Hülse entwickelt, mit einer kontinuierlichen Veränderung der radialen Dicke der Hülse entlang von deren Umfang kombiniert werden, so dass der Querschnitt mindestens einer der Bewehrungen 8 und 9 nicht unbedingt kreisförmig ist, sondern zum Beispiel eine elliptische oder ovale Form haben kann.

Claims

Elastisches Gelenk mit variabler radialer Steifheit, das dazu bestimmt ist, sowohl mit Druck/Zug als auch mit Torsion zu arbeiten, insbesondere für eine Fahrzeugaufhängung, das eine innere Bewehrung (8), eine äußere Bewehrung (9), die die innere Bewehrung umgibt, und eine Hülse (7) aus Elastomermaterial aufweist, die zwischen der inneren und der äußeren Bewehrung angeordnet ist und deren innere und äußere Umfangsfläche ohne Gleitmöglichkeit mit der inneren und der äußeren Bewehrung verbunden sind, wobei die Hülse so ausgebildet ist, dass das Gelenk entlang einer ersten Bezugsachse (Z') eines Systems von drei Bezugsachsen (X', Y, Z') eine minimale radiale Steifheit hat, von dem eine zweite Bezugsachse (Y) mit der Drehachse (6) des elastischen Gelenks (5) zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Endflächen (7a und 7b) der Hülse (7) ein Profil hat, das sich kontinuierlich in Umfangsrichtung der Hülse zwischen mindestens einem Minimum und mindestens einem Maximum entwickelt, und dass das Profil (P_i) in der inneren Umfangszone der Endfläche mindestens ein Minimum (m_i) und mindestens ein Maximum (M_i) hat, die um einen vorbestimmten Winkel (α) bezüglich mindestens eines Minimums (m_e) bzw. mindestens eines Maximums (M_e) des Profils (P_e) in der äußeren Umfangszone der Endfläche (7a oder Tb) versetzt sind, wenn keine Last auf das Gelenk aufgebracht wird.
Elastisches Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Winkel (α) so gewählt wird, dass, wenn auf das Gelenk (5) eine Bezugslast ausgeübt wird, die eine relative Drehung der inneren (8) und äußeren Bewehrung (9) zueinander um den vorbestimmten Winkel bewirkt, die geometrischen Orte (14) der Minima und die geometrischen Orte (15) der Maxima des Profils zwischen der inneren und der äußeren Umfangszone im wesentlichen radial entlang der ersten Bezugsachse (Z') bzw. entlang einer dritten Bezugsachse (X') des Systems von drei Bezugsachsen ausgerichtet sind.
Elastisches Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der inneren und äußeren Umfangszonen und in den Zwischenzonen das Profil (P_i, P_e) zwei Minima und zwei Maxima entlang des Umfangs der Hülse (7) aus Elastomermaterial aufweist.
Elastisches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Endflächen (7a und 7b) der Hülse (7) ein gewelltes Profil haben.
Elastisches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gewellte Profil im Wesentlichen sinusförmig oder pseudosinusförmig ist.
Elastisches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bezugsachse (Z') im Wesentlichen senkrecht zur einer waagrechten Ebene liegt, die mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.
Elastisches Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Bewehrung (9) aus einem Ring oder einer zylindrischen Hülse besteht, die in einer vorbestimmten Winkelstellung starr in einer Bohrung (16) eines Stützteils (3) befestigt ist, das dazu bestimmt ist, am Aufbau (2) des Fahrzeugs befestigt zu werden.
Elastisches Gelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (3) ein Hilfslängsträger ist, der mindestens eine Auflagefläche, vorzugsweise zwei Auflageflächen (3a, 3b), aufweist, die in der Lage sind, mit mindestens einer entsprechenden Auflagefläche auf dem Aufbau (2) des Fahrzeugs zusammenzuwirken, so dass nach Befestigung des Hilfslängsträgers am Aufbau die drei Bezugsachsen (X', Y, Z') des elastischen Gelenks (5) bezüglich eines mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Bezugsachsensystems (X, Y, Z) vorbestimmte Ausrichtungen haben.
Fahrzeugaufhängung, die zwei elastische tragende Gelenke aufweist, die mit Torsion arbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass jedes elastische Gelenk ein Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.