EP2260217A1 - Elastisches verbindungselement mit veränderlicher steifigkeit - Google Patents

Elastisches verbindungselement mit veränderlicher steifigkeit

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Publication number
EP2260217A1
EP2260217A1 EP09730106A EP09730106A EP2260217A1 EP 2260217 A1 EP2260217 A1 EP 2260217A1 EP 09730106 A EP09730106 A EP 09730106A EP 09730106 A EP09730106 A EP 09730106A EP 2260217 A1 EP2260217 A1 EP 2260217A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting element
piston
valve
cylinder
rigidity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09730106A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Kramer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP2260217A1 publication Critical patent/EP2260217A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
    • B60G7/001—Suspension arms, e.g. constructional features
    • B60G7/003—Suspension arms, e.g. constructional features of adjustable length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/10—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using liquid only; using a fluid of which the nature is immaterial
    • F16F9/14—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect
    • F16F9/16—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts
    • F16F9/18—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein
    • F16F9/19—Devices with one or more members, e.g. pistons, vanes, moving to and fro in chambers and using throttling effect involving only straight-line movement of the effective parts with a closed cylinder and a piston separating two or more working spaces therein with a single cylinder and of single-tube type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/10—Constructional features of arms
    • B60G2206/11—Constructional features of arms the arm being a radius or track or torque or steering rod or stabiliser end link
    • B60G2206/111—Constructional features of arms the arm being a radius or track or torque or steering rod or stabiliser end link of adjustable length
    • B60G2206/1116—Actively adjustable during driving

Definitions

  • the invention relates to an elastic connecting element with variable rigidity for connecting spaced-apart components, wherein the connecting element even in a state of maximum rigidity still has a certain elasticity beyond the elasticity of conventional rigid connecting elements.
  • a technical system If a technical system is exposed to vibrations during use, its components are generally connected together in such a way that the connection is elastic and possibly contributes to the damping of the vibrations introduced into the system.
  • An elastic connection of components is customary in particular in vehicle construction. Corresponding elastic connections between components are used inter alia for the suspension or attachment of the vehicle assembly and in the suspension of the chassis. In the latter case, the elastic connection of the parts on the one hand increases the durability of the compounds despite occurring during use of the vehicle heavy loads due to vibrations and the damping of vibrations and thus the vibration or acoustic decoupling of the chassis and the body structure. Due to the very different depending on the road conditions and the vehicle speed
  • the damping of the vibrations is done by arranged at different points of the chassis elastomeric bearings.
  • bearings which are switchable in terms of their rigidity.
  • Stellzylmder be actuated by means of hydraulic units and moved to the variation of the spring rate of a respective bearing in the camp or out of the camp.
  • Corresponding solutions are generally quite expensive, so that they are partially suitable for series use under the cost aspect only partially.
  • the conduction paths between the chambers can be enabled or disabled, and thus the rigidity of the joint between a state of minimal rigidity and a state of maximum rigidity are switched.
  • a spiral spring and a pressure relief valve are arranged in the chambers.
  • a bypass connection between the chambers can be released even when the main valve is locked.
  • the structure of the described arrangement is also relatively expensive. This not only increases the costs, but possibly also the susceptibility of a vehicle equipped with a corresponding solution.
  • the arrangement serves the connection of directly adjacent components in the sense of attachment of the components to each other.
  • the object of the invention is to provide an elastic connecting element for connecting spaced apart components, which has a variable rigidity and in a simple structure, even in the state of maximum rigidity, a certain minimum elasticity.
  • the object is achieved by an elastic connecting element with the features of the main claim.
  • the proposed elastic connecting element with variable rigidity which serves to connect spaced-apart components, is designed as a strand or tubular component with coupling points for attachment to the components to be connected to it.
  • the connecting element is designed such that its rigidity is determined in a state of maximum rigidity substantially by its coupling points.
  • These are inventively formed by a receiving eye and an elastomeric bush bearing pressed therein.
  • the bushing bearings of the coupling points consist of at least one to be fastened to one of the components to be fastened metallic inner part and a surrounding the inner part and associated with it by vulcanization elastomeric bearing body.
  • the region arranged between the coupling areas forms according to the invention a piston-cylinder unit.
  • this piston-cylinder unit Inside the cylinder of this piston-cylinder unit, at least two separate from each other by the piston chambers for receiving a hydraulic or pneumatic medium are arranged.
  • the aforementioned chambers are interconnected by a channel or a connecting line with a controllable valve disposed therein.
  • the connecting element assumes the state of maximum rigidity with the valve closed, in which its rigidity is determined almost exclusively by the stiffness of the coupling points, respectively the elastomeric bearings, while its rigidity by an at least partial opening of the valve in the connection between the Chambers of the piston-cylinder unit can be reduced in contrast.
  • the connecting element according to the invention has two coupling points, one of which is arranged at one axial end of the connecting element.
  • the chambers formed in the cylinder of the piston-cylinder unit for the hydraulic or pneumatic medium are preferably connected to each other via an external connection line.
  • the valve is inserted, by means of which the connection between the Opened chambers, locked or even the flow of the medium can be steplessly controlled.
  • the valve is designed as a controllable valve, by means of which the cross section of the connecting line available for the circulation of the hydraulic or pneumatic medium is continuously adjustable between a completely closed and a fully opened state.
  • the corresponding valve is acted upon in this embodiment with a control signal, which is derived from the output signals from sensors, by means of which the frequency and / or the amplitude of the connecting element acting vibrations is detected directly or indirectly.
  • the sensors may, for example, be acceleration sensors.
  • an electromagnetic valve is preferably used as the valve.
  • a guided in the cylinder piston rod is formed on both sides of the piston of the piston-cylinder unit.
  • This increases the mechanical stability of the connecting element.
  • one of the coupling points is arranged on one of the piston rods on its side facing away from the cylinder, while a further coupling point is arranged on the cylinder.
  • the piston rods are also guided in the cylinder preferably in a plain bearing. The latter prevents a stringing together of hard materials of the piston and the surrounding parts of the cylinder during the movement of the piston in the cylinder.
  • the aforementioned embodiment can also be further developed by the fact that in each of the chambers a disc spring is arranged, which is pushed onto the arranged on the] e election side of the piston piston rod.
  • the elastic connecting element is a pendulum support which as part of the motor vehicle axle transmits the movement of the link relative to the structure to the stabilizer of the axle.
  • the parts of the connecting element are so dimensioned that for the plate spring in the chamber a travel of 1 mm to 2 mm is given.
  • FIG. 2 the connecting element according to FIG. 1 in a side view
  • FIG. 3 the connecting element according to FIG. 2 in a sectional view with a section taken along the line A-A.
  • Fig. 1 shows a possible embodiment of the elastic connecting element according to the invention in a three-dimensional representation.
  • This relates to a pendulum support for connecting the handlebar and the stabilizer of a motor vehicle axle.
  • the connecting element is designed as a tubular component, which in the example shown has two coupling points 1, 1 ', one of which is arranged at one axial end of the connecting element.
  • the coupling points 1, 1 ' are in the form of a respective Consauges 3, 3' and each injected therein elastomeric bush bearing 4, 5, 4 ', 5' realized.
  • the bush bearings 4, 5, 4 ', 5 of the arranged at the axial ends of the connecting element coupling points 1, 1' are formed in a conventional manner and consist of a metallic inner part 4, 4 'and a the inner part 4, 4' concentrically surrounding and with it by vulcanization associated elastomeric bearing body 5, 5 '.
  • the connecting element for example by screwing, to each one of the components to be connected by him attached.
  • the area 2 between the coupling points 1, 1 ' is in the form of a piston-cylinder unit 6, 7, the details of which are better seen in FIG.
  • FIG. 2 again shows the elastic connecting element according to FIG. 1 in a side view.
  • a section taken along the line AA in this illustration results in FIG. 3.
  • the piston 7 of the piston-cylinder unit 6, 7 is connected via a piston rod 8 formed by the receiving eye 3 and the bush bearing 4, 5 press-fitted therein coupling point 1.
  • the other coupling point is, as can be seen, arranged on the cylinder 6.
  • a chamber 9, 9 'small volume for receiving a hydraulic medium is formed in the interior of the cylinder 6 each.
  • the chambers 9, 9 'connecting connecting line 10 and the valve 11 arranged therein are shown only schematically in the illustration.
  • the valve 11 is a controllable valve 11, which is switchable between the chambers 9, 9 'at least for opening and closing the connection path via the connecting line 10.
  • the valve 11 may also be a valve 11 whose passage is infinitely variable in the range between "closed” and "open".
  • the signals can for example be evaluated by acceleration sensors and used to control the valve 11.
  • a switchable valve 11 through which the connecting line 10 between the chambers 9, 9 'either closed or can be opened.
  • valve 11 closes the connecting line 10 between the chambers 9, 9 ', these are locked against each other, so that the rigidity of the connecting element assumes a maximum value.
  • This corresponds essentially to the rigidity of the elastomeric bush bearing 4, 5, 4 ', 5' at the coupling points 1, 1 of the connecting element.
  • this rigidity of the connecting element as part of the manufacturing process as basic stiffness differently adjustable. If the valve 11 is opened, the hydraulic medium between the chambers 9, 9 'can move and thus be displaced by the piston of the piston-cylinder unit 6, 7 upon application of a force on the piston 7. As a result, the overall rigidity of the connecting element is reduced.
  • the connecting element thus indicates more elastic behavior than in the ground state.
  • the actuation of the valve 11 for changing the rigidity of the connecting element can, according to the embodiment, ie in the case of its use in a motor vehicle, be carried out with the aid of the 12 V on-board voltage.
  • the piston 7 is guided on both sides by a piston rod 8, 8 'in the cylinder 6.
  • the piston rods 8, 8 'formed on both sides of the piston 7 also run in a plain bearing 13, 13' arranged outside the chambers 9, 9 '.
  • the overall rigidity of the connecting element in the embodiment shown is additionally influenced by one respective disc spring 12, 12 'arranged in the chambers 9, 9.
  • the plate springs 12, 12 ' are each supported on the piston 7, so that the piston 7 is elastically mounted relative to the chambers 9, 9' limiting surfaces. As a result, a hard striking of the piston 7 is avoided to the chamber walls in the case of high acting on the connecting element Schwmgungsamplituden.
  • a ring 15, 15 ' is inserted into the cylinder 6 on both sides of the chambers 9, 9'.
  • These rings 15, 15 ' make it possible to insert the piston 7 during assembly in the cylinder 6 and to position it, in particular relative to the in the region of the chambers 9, 9' through the cylinder wall out connecting line 10 for connecting the chambers 9, 9 ' and to dimension the chambers 9, 9 '.
  • the rings 15, 15 ' serve to place the seals 16, 16' by means of which the chambers 9, 9 'are sealed against leakage of the hydraulic medium.
  • the piston 7 and the piston rod 8 are additionally supported by the ring 15 with respect to forces acting on them.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elastisches Verbindungselement mit veränderlicher Steifigkeit zur Verbindung voneinander beabstandeter Bauteile. Das Verbindungselement ist als ein rohrförmiges Bauteil mit Koppelstellen (1, 1') zur Befestigung an den mit ihm zu verbindenden Bauteilen ausgebildet. Erfindungsgemäß wird seine Steifigkeit in einem Zustand maximaler Steifigkeit im Wesentlichen durch seine Koppelstellen (1, 1') bestimmt. Diese sind durch ein Aufnahmeauge (3, 3') und ein darin eingepresstes elastomeres Buchsenlager (4, 5, 4', 5') gebildet. Der zwischen den Koppelstellen angeordnete Bereich bildet erfindungsgemäß ein Kolben- Zylinder- Aggregat (6, 7) aus, in dessen Inneren mindestens zwei durch den Kolben (7) voneinander getrennte Kammern (9, 9') zur Aufnahme eines hydraulischen oder pneumatischen Mediums angeordnet sind. Die Kammern sind durch einen Kanal oder eine Verbindungsleitung (10) mit einem darin angeordneten steuerbaren Ventil (11) miteinander verbunden. Durch eine zumindest teilweise Öffnung des Ventils kann die Steifigkeit des Verbindungselements gegenüber dem Zustand maximaler Steifigkeit verringert werden.

Description

Elastisches Verbindungselement mit veränderlicher Steifigkeit
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein elastisches Verbindungselement mit veränderlicher Steifigkeit zur Verbindung voneinander beabstandeter Bauteile, wobei das Verbindungselement auch in einem Zustand maximaler Steifigkeit noch eine gewisse, über die Elastizität üblicher starrer Verbindungselemente hinausgehende Elastizität aufweist.
Sofern ein technisches System bei seinem Gebrauch Schwingungen ausgesetzt ist, werden dessen Bauteile im Allgemeinen derart miteinander verbunden, dass die Verbindung elastisch ist und gegebenenfalls zur Dämpfung der in das System eingetragenen Schwingungen beiträgt. Eine elastische Verbindung von Bauteilen ist insbesondere im Fahrzeugbau gebräuchlich. Entsprechende elastische Verbindungen zwischen Bauteilen werden dabei unter anderem für die Aufhängung beziehungsweise Befestigung des Fahrzeugaggregats und im Bereich der Fahrwerksaufhängung eingesetzt. Im letztgenannten Fall dient die elastische Verbindung der Teile zum einen der Erhöhung der Haltbarkeit der Verbindungen trotz beim Gebrauch des Fahrzeugs auftretender starker Belastungen durch Schwingungen sowie der Dämpfung der Schwingungen und damit der schwingungsmäßigen beziehungsweise akustischen Entkopplung des Fahrwerks und des Karosserieaufbaus. Aufgrund der in Abhängigkeit der Straßenverhältnisse und der Fahrzeuggeschwindigkeit sehr unterschiedlichen
Schwingungsfrequenzen und Amplituden sind die Fahrzeugbauer bemüht, die Fahrwerksaufhängung so zu gestalten, dass diese sich unter dem Gesichtspunkt eines maximalen Komforts für die Fahrzeugpassagiere bezüglich des Dämpfungsverhaltens weitgehend an die unterschiedlichen auftretenden Verhältnisse anpasst.
Die Dämpfung der Schwingungen erfolgt durch an unterschiedlichen Stellen des Fahrwerks angeordnete Elastomerlager. Für eine unter den Gesichtspunkten des Komforts optimale Fahrwerksabstimmung sind dabei bereits Lager bekannt, welche hinsichtlich ihrer Steifigkeit schaltbar sind. Hierzu werden mittels Hydraulikaggregaten Stellzylmder betätigt und zur Variation der Federrate eines jeweiligen Lagers in das Lager hinein oder aus dem Lager heraus bewegt. Entsprechende Lösungen sind jedoch im Allgemeinen recht aufwendig, so dass sie für den Serieneinsatz unter dem Kostengesichtspunkt teilweise nur bedingt geeignet sind.
Aus der US 4,973,077 ist eine Anordnung zur Verbindung des Torsionsstabs einer Fahrzeugachse mit einem an dem Torsionsstab anliegenden Stabilisator bekannt, bei welcher die Elastizität beziehungsweise die Steifigkeit der Verbindung mittels eines in deren Bereich angeordneten hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregats variierbar ist. Der Zylinder des entsprechenden Kolben-Zylinder-Aggregats ist oberhalb der Verbindungsstelle angeordnet, aus welcher die Kolbenstange eines in dem Zylinder geführten Kolbens herausragt. In dem Zylinder sind zwei durch den Kolben voneinander getrennte Kammern für ein hydraulisches Dämpfungsmittel angeordnet. Diese sind durch ein Leitungssystem miteinander verbunden, in welche ein schaltbares Ventil eingefügt ist. Mittels des schaltbaren Ventils können die Leitungswege zwischen den Kammern freigegeben oder gesperrt werden und damit die Steifigkeit der Verbindungsstelle zwischen einem Zustand minimaler Steifigkeit und einem Zustand maximaler Steifigkeit umgeschaltet werden. Um im Zustand der maximalen Steifigkeit, das heißt bei geschlossenem Ventil, eine Überlastung des Systems beziehungsweise einen harten Anschlag zu vermeiden, sind in den Kammern jeweils eine Spiralfeder und ein Überdruckventil angeordnet. Durch das jeweilige Überdruckventil kann auch bei gesperrtem Hauptventil eine Bypassverbindung zwischen den Kammern freigegeben werden. Der Aufbau der beschriebenen Anordnung ist aber ebenfalls verhältnismäßig aufwendig. Hierdurch erhöhen sich nicht nur die Kosten, sondern möglicherweise auch die Störanfälligkeit eines mit einer entsprechenden Lösung ausgestatteten Fahrzeugs. Die Anordnung dient der Verbindung unmittelbar aneinander liegender Bauteile im Sinne einer Befestigung der Bauteile aneinander.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elastisches Verbindungselement zur Verbindung voneinander beabstandeter Bauteile bereitzustellen, welches eine veränderliche Steifigkeit und bei einem einfachen Aufbau auch im Zustand maximaler Steifigkeit noch eine gewisse Mindestelastizität aufweist . Die Aufgabe wird durch ein elastisches Verbindungselement mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
Das vorgeschlagene elastische Verbindungselement mit veränderlicher Steifigkeit, welches zur Verbindung voneinander beabstandeter Bauteile dient, ist als ein Strang- oder rohrförmiges Bauteil mit Koppelstellen zur Befestigung an den mit ihm zu verbindenden Bauteilen ausgebildet. Erfindungsgemäß ist das Verbindungselement derart ausgebildet, dass seine Steifigkeit in einem Zustand maximaler Steifigkeit im Wesentlichen durch seine Koppelstellen bestimmt wird. Diese sind erfindungsgemäß durch ein Aufnahmeauge und ein darin eingepresstes elastomeres Buchsenlager gebildet. Die Buchsenlager der Koppelstellen bestehen dabei zumindest aus einem an einem der zu verbindenden Bauteile zu befestigenden metallischen Innenteil und aus einem das Innenteil umgebenden und mit ihm durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper. Der zwischen den Koppelstellen angeordnete Bereich bildet erfindungsgemäß ein Kolben- Zylinder-Aggregat aus. Im Inneren des Zylinders dieses Kolben-Zylinder- Aggregats sind mindestens zwei durch den Kolben voneinander getrennte Kammern zur Aufnahme eines hydraulischen oder pneumatischen Mediums angeordnet. Die vorgenannten Kammern sind durch einen Kanal oder eine Verbindungsleitung mit einem darin angeordneten steuerbaren Ventil miteinander verbunden. Entsprechend der Ansteuerung dieses Ventils nimmt das Verbindungselement bei geschlossenem Ventil den Zustand maximaler Steifigkeit ein, bei dem seine Steifigkeit nahezu ausschließlich von der Steifigkeit der Koppelstellen, respektive der Elastomerlager bestimmt wird, während seine Steifigkeit durch eine zumindest teilweise Öffnung des Ventils in der Verbindung zwischen den Kammern des Kolben-Zylinder- Aggregats demgegenüber verringert werden kann.
Entsprechend einer praxisgerechten Ausbildungsform weist das erfindungsgemäße Verbindungselement zwei Koppelstellen auf, von denen je eine an einem axialen Ende des Verbindungselements angeordnet ist. Die in dem Zylinder des Kolben-Zylinder-Aggregats für das hydraulische oder pneumatische Medium ausgebildeten Kammern sind vorzugsweise über eine externe Verbindungsleitung miteinander verbunden. In diese, jeweils im Bereich der Kammern durch die Zylinderwand geführte Verbindungsleitung ist das Ventil eingefügt, mittels welchem die Verbindung zwischen den Kammern geöffnet, gesperrt oder gar der Durchfluss des Mediums stufenlos gesteuert werden kann. Im Hinblick auf die letztgenannte Möglichkeit ist das Ventil gemäß einer möglichen Ausbildungsform als ein steuerbares Ventil ausgebildet, mittels welchem der für die Zirkulation des hydraulischen oder pneumatischen Mediums zur Verfügung stehende Querschnitt der Verbindungsleitung zwischen einem vollständig gesperrten und einem vollständig geöffneten Zustand stufenlos einstellbar ist. Hierzu wird das entsprechende Ventil bei dieser Ausführungsform mit einem Steuersignal beaufschlagt, welches aus den Ausgangssignalen von Sensoren abgeleitet wird, mittels derer die Frequenz und/oder die Amplitude auf das Verbindungselement einwirkender Schwingungen unmittelbar oder mittelbar erfasst wird. Bei den Sensoren kann es sich beispielsweise um Beschleunigungssensoren handeln. Als Ventil wird vorzugsweise ein elektromagnetisches Ventil eingesetzt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung ist an dem Kolben des Kolben-Zylinder-Aggregats beidseits eine in dem Zylinder geführte Kolbenstange ausgebildet. Hierdurch erhöht sich die mechanische Stabilität des Verbindungselements . Dabei ist an einer der Kolbenstangen an ihrer dem Zylinder abgewandten Seite eine der Koppelstellen angeordnet, während eine weitere Koppelstelle am Zylinder angeordnet ist. Die Kolbenstangen sind darüber hinaus in dem Zylinder vorzugsweise in einem Gleitlager geführt. Letzteres verhindert ein Aneinanderreihen harter Materialien des Kolbens und der ihn umgebenden Teile des Zylinders bei der Bewegung des Kolbens im Zylinder. Die vorgenannte Ausbildungsform kann ferner noch dadurch weitergebildet sein, dass in den Kammern je eine Tellerfeder angeordnet ist, welche auf die an der ]eweiligen Seite des Kolbens angeordnete Kolbenstange aufgeschoben ist. Die jeweilige Tellerfeder stützt sich dabei gegen den Kolben ab, so dass der Kolben an der die entsprechende Kammer begrenzenden Kammerwand federnd gelagert ist und bei hohen Amplituden eingetragener Schwingungen nicht hart an die Kammerwände des Kolben-Zylinder-Aggregats anschlägt. Bei einer für den Einsatz im Automobilbau vorgesehenen Ausbildungsform der Erfindung handelt es sich bei dem elastischen Verbindungselement um eine Pendelstütze, welche als Teil der Kraftfahrzeugachse die Bewegung des Lenkers relativ zum Aufbau auf den Stabilisator der Achse überträgt. Bei dieser, mit der bereits erwähnten Tellerfeder ausgestatteten Ausbildungsform sind die Teile des Verbindungselements derart dimensioniert, dass für die Tellerfeder in der Kammer ein Federweg von 1 mm bis 2 mm gegeben ist.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1: eine räumliche Darstellung einer möglichen Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselements,
Fig. 2: das Verbindungselement gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht, Fig. 3: das Verbindungselement gemäß Fig. 2 in einer Schnittdarstellung mit einem entlang der Linie A-A geführten Schnitt.
Die Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausbildungsform des erfindungsgemäßen elastischen Verbindungselements in einer räumlichen Darstellung. Diese betrifft eine Pendelstütze zur Verbindung des Lenkers und des Stabilisators einer Kraftfahrzeugachse. Das Verbindungselement ist als ein rohrförmiges Bauteil ausgebildet, welches in dem gezeigten Beispiel zwei Koppelstellen 1, 1' aufweist, von denen jeweils eine an einem axialen Ende des Verbindungselements angeordnet ist. Die Koppelstellen 1, 1' sind in Form je eines Aufnahmeauges 3, 3' und ein jeweils darin eingepresst elastomeres Buchsenlager 4, 5, 4', 5' realisiert. Die Buchsenlager 4, 5, 4', 5 der an den axialen Enden des Verbindungselements angeordneten Koppelstellen 1, 1' sind in an sich bekannter Weise ausgebildet und bestehen aus einem metallischen Innenteil 4, 4' sowie einem das Innenteil 4, 4' konzentrisch umgebenden und mit ihm durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper 5, 5' . Über durch die Innenteile 4, 4' der Buchsenlager 4, 5, 4', 5' der Koppelstellen 1, 1' geführte Bohrungen beziehungsweise Durchtrittsöffnungen 14, 14' wird das Verbindungselement, beispielsweise durch Verschraubung, an je einem der von ihm zu verbindenden Bauteile befestigt. Der Bereich 2 zwischen den Koppelstellen 1, 1' ist in Form eines Kolben-Zylinder-Aggregats 6, 7 ausgebildet, dessen Details in der Fig. 3 besser erkennbar sind.
Die Fig. 2 zeigt das elastische Verbindungselement gemäß Fig. 1 nochmals in einer Seitenansicht. Aus einem in dieser Darstellung entlang der Linie A-A geführten Schnitt resultiert die Fig. 3. In dieser Figur ist der Aufbau des von dem Bereich 2 zwischen den Koppelstellen 1, 1' ausgebildeten Kolben-Zylinder-Aggregats 6, 7 zu erkennen, so dass auch deren Funktionsweise ersichtlich wird. Der Kolben 7 des Kolben-Zylinder- Aggregats 6, 7 ist über eine Kolbenstange 8 mit der von dem Aufnahmeauge 3 und dem darin eingepressten Buchsenlager 4, 5 ausgebildeten Koppelstelle 1 verbunden. Die andere Koppelstelle ist, wie ersichtlich, an dem Zylinder 6 angeordnet. Beidseits des Kolbens 7, 7 ist im Inneren des Zylinders 6 je eine Kammer 9, 9' kleinen Volumens zur Aufnahme eines hydraulischen Mediums ausgebildet. Zwischen den Kammern 9, 9' besteht eine außerhalb des Zylinders 6 angeordnete Verbindung in Form einer Verbindungsleitung 10, in welche ein Ventil 11 eingefügt ist.
Die die Kammern 9, 9' verbindende Verbindungsleitung 10 und das darin angeordnete Ventil 11 sind in der Darstellung lediglich schematisch gezeigt. Bei dem Ventil 11 handelt es sich um ein steuerbares Ventil 11, welches zumindest zum Öffnen und Schließen des über die Verbindungsleitung 10 gegebenen Verbindungsweges zwischen den Kammern 9, 9' schaltbar ist. Gegebenenfalls kann es sich jedoch bei dem Ventil 11 auch um ein Ventil 11 handeln, dessen Durchlass im Bereich zwischen „Geschlossen" und „Offen" stufenlos veränderbar ist. Im letztgenannten Fall können beispielsweise die Signale beispielsweise von Beschleunigungssensoren ausgewertet und zur Steuerung des Ventils 11 verwendet werden. In den nachfolgenden Erläuterungen soll jedoch von einem schaltbaren Ventil 11 ausgegangen werden, durch welches die Verbindungsleitung 10 zwischen den Kammern 9, 9' entweder geschlossen oder geöffnet werden kann.
Sofern das Ventil 11 die Verbindungsleitung 10 zwischen den Kammern 9, 9' schließt, sind diese gegeneinander verriegelt, so dass die Steifigkeit des Verbindungselements einen Maximalwert annimmt. Dieser entspricht im Wesentlichen der Steifigkeit der elastomeren Buchsenlager 4, 5, 4', 5' an den Koppelstellen 1, 1 des Verbindungselements. Selbstverständlich ist über eine entsprechende Auslegung der Buchsenlager 4, 5, 4', 5' auch diese Steifigkeit des Verbindungselements im Rahmen des Fertigungsprozesses als Grundsteifigkeit unterschiedlich einstellbar. Sofern das Ventil 11 geöffnet wird, kann sich das hydraulische Medium zwischen den Kammern 9, 9' bewegen und somit von dem Kolben des Kolben- Zylinder-Aggregats 6, 7 beim Einwirken einer Kraft auf den Kolben 7 verdrängt werden. Hierdurch wird die Gesamtsteifigkeit des Verbindungselements herabgesetzt. Das Verbindungselement zeigt somit ein elastischeres Verhalten als im Grundzustand. Die Betätigung des Ventils 11 zur Veränderung der Steifigkeit des Verbindungselements kann, gemäß dem Ausführungsbeispiel, also im Falle seines Einsatzes in einem Kraftfahrzeug, mit Hilfe der 12 V-Bordspannung erfolgen. Zur Erhöhung der Stabilität des Bauteils ist der Kolben 7 beidseitig durch eine Kolbenstange 8, 8' in dem Zylinder 6 geführt. Die beidseitig des Kolbens 7 ausgebildeten Kolbenstangen 8, 8' laufen zudem in einem außerhalb der Kammern 9, 9' angeordneten Gleitlager 13, 13' . Bei einer gegenüber dem Zustand maximaler Steifigkeit verringerten Steifigkeit wird die Gesamtsteifigkeit des Verbindungselements bei der gezeigten Ausführungsform zudem durch je eine in den Kammern 9, 9 angeordnete Tellerfeder 12, 12' beeinflusst. Die Tellerfedern 12, 12' stützen sich jeweils an dem Kolben 7 ab, so dass der Kolben 7 gegenüber den die Kammern 9, 9' begrenzenden Flächen elastisch gelagert ist. Hierdurch wird ein hartes Anschlagen des Kolbens 7 an die Kammerwände im Falle hoher auf das Verbindungselement einwirkender Schwmgungsamplituden vermieden.
In dem dargestellten Beispiel ist in den Zylinder 6 beidseits der Kammern 9, 9' jeweils ein Ring 15, 15' eingesetzt. Diese Ringe 15, 15' ermöglichen es, den Kolben 7 bei der Montage in den Zylinder 6 einzufügen und ihn insbesondere relativ zu der im Bereich der Kammern 9, 9' durch die Zylinderwand geführten Verbindungsleitung 10 zur Verbindung der Kammern 9, 9' zu positionieren und dabei die Kammern 9, 9' zu dimensionieren. Ferner dienen die Ringe 15, 15' zur Platzierung der Dichtungen 16, 16' mittels welcher die Kammern 9, 9' gegen ein Austreten des hydraulischen Mediums abgedichtet werden. Dabei werden durch den Ring 15 zudem der Kolben 7 und die Kolbenstange 8 bezüglich auf sie einwirkender Kräfte zusätzlich abgestützt.
Bezugszeichenliste
1, 1 r Koppelstelle
2 Bereich
3, 3 r Aufnahmeauge
4, 4 r Innenteil
5, 5 r Lagerkörper
6 Zylinder
7 Kolben
8, 8 r Kolbenstange
9, 9 r Kammer
10 Verbindungsleitung
11 Ventil
12, 12' Tellerfeder
13, 13' Gleitlager
14, 14' Bohrung beziehungsweise Durchtrittsöffnung
15, 15' Ring
16, 16' Dichtung

Claims

Elastisches Verbindungselement mit veränderlicher SteifigkeitPatentansprüche
1. Elastisches Verbindungselement mit veränderlicher Steifigkeit zur Verbindung voneinander beabstandeter Bauteile, welches als ein sträng- oder rohrförmiges Bauteil mit Koppelstellen (1, 1') zur Befestigung an den mit ihm zu verbindenden Bauteilen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des Verbindungselements bezüglich seiner axialen Längsrichtung (a) in einem Zustand maximaler Steifigkeit durch dessen Koppelstellen (1, 1') bestimmt wird, die jeweils durch ein Aufnahmeauge (3, 3') und ein darin emgepresstes elastomeres Buchsenlager (4, 5, 4', 5') gebildet sind, welches zumindest aus einem an einem der zu verbindenden Bauteile zu befestigenden metallischen Innenteil (4, 4') und aus einem das Innenteil (4, 4') umgebenden und mit ihm durch Vulkanisation verbundenen elastomeren Lagerkörper (5, 5') besteht und dass durch den Bereich (2) zwischen den Koppelstellen (1, 1') ein Kolben- Zylinder-Aggregat (6, 7) ausbildet ist, bei dem im Innern des Zylinders (6) mindestens zwei durch den Kolben (7) voneinander getrennte Kammern (9, 9') zur Aufnahme eines hydraulischen Mediums angeordnet sind, wobei die Kammern (9, 9') durch einen Kanal oder eine Verbindungsleitung (10) mit einem darin angeordneten steuerbaren Ventil (11) verbunden sind, so dass das Verbindungselement bei geschlossenem Ventil (11) den Zustand maximaler Steifigkeit einnimmt und seine Steifigkeit durch eine zumindest teilweise Öffnung dieses Ventils (11) verringerbar ist.
2. Elastisches Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zwei Koppelstellen (1, 1') aufweist, von denen je eine an einem axialen Ende des Verbindungselements angeordnet ist.
3. Elastisches Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die m dem Zylinder (6) des Kolben- Zylinder-Aggregats (6, 7) für das hydraulische oder pneumatische Medium ausgebildeten Kammern (9, 9') über eine durch die Zylinderwand geführte Verbindungsleitung (10) und ein in diese Verbindungsleitung (10) eingefügtes, außerhalb des Zylinders (6) angeordnetes Ventil (11) verbunden sind.
4. Elastisches Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss des hydraulischen oder pneumatischen Mediums durch die Verbindungsleitung (10) mittels des Ventils (11) stufenlos regelbar ist, wobei das Ventil (11) hierzu mit einem durch eine Steuereinrichtung aus dem Ausgangssignal von Sensoren zur Erfassung der Frequenz und/oder der Amplitude einer auf das Verbindungselement wirkenden Schwingung abgeleiteten Steuersignals angesteuert wird.
5. Elastisches Verbindungselement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ventil (11) um ein elektromagnetisches Ventil (11) handelt.
6. Elastisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolben (7) beidseits eine in dem Zylinder (6) geführte Kolbenstange (8, 8') ausgebildet ist, wobei an einer Koppelstange (8) an ihrer dem Zylinder (6) abgewandten Seite eine Koppelstelle (1) angeordnet ist.
7. Elastisches Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kammern (9, 9) je eine Tellerfeder (12, 12') angeordnet ist, welche auf die an der jeweiligen Seite des Kolbens (7) angeordnete Koppelstange (8, 8') aufgeschoben ist und sich gegen den Kolben (7) abstützt, so dass der Kolben (7) an der die entsprechende Kammer (9, 9') begrenzenden Kammerwand federnd gelagert ist.
8. Elastisches Verbindungselement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangen (8, 8') jeweils in einem in dem Zylinder (6) angeordneten Gleitlager (13, 13') geführt sind.
9. Elastisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als eine Pendelstütze zur Verbindung eines Lenkers und eines Stabilisators einer Fahrzeugachse ausgebildet ist.
10. Elastisches Verbindungselement nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Federweg der Tellerfedern (12, 12') 1 mm bis 2 mm beträgt.
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