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Die
Erfindung betrifft ein als Profil ausgebildetes Übertragungselement für Drehmomente,
insbesondere ein stabförmiges Übertragungselement, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Übertragungselemente
der vorgenannten Art sind beispielsweise für Fahrzeuge als Querstabilisatoren
bekannt, die üblicherweise
U-förmige
Grundform aufweisen und in ihrem zwischen den Armen liegendem Stegbereich
als Hohlprofil, insbesondere als Rohr, ausgebildet sind.
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Die über den
Querstabilisator verbundenen Radaufhängungen für die einander gegenüberliegenden
Räder einer
Achse des Fahrzeuges werden durch den Querstabilisator im Sinne
gleich gerichteter Federbewegungen beeinflusst, so dass Wankbewegungen
des Fahrzeuges um dessen Längsachse entgegengewirkt
wird. Die damit verbundene Kopplung der einer Achse zugehörigen Radaufhängungen ist
aber nicht immer erwünscht,
so beispielsweise bei der einseitigen Hindernisfederung, so dass
einer im Hinblick auf die Wankstabilisierung erwünschten drehsteifen Auslegung
Grenzen gesetzt sind.
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Um
unter anderem diesem Widerspruch konstruktiv zu begegnen, sind Querstabilisatoren
bekannt geworden, die in ihrer Dreh steife durch die Zwischenschaltung
einer in Bezug auf das übertragbare Drehmoment
einstellbaren Kupplung verbunden sind (
US 6,149,166 ).
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Ebenso
sind Querstabilisatoren bekannt geworden, die bezüglich ihrer
Stabilisatorhälften über einen
zwischen diesen angeordneten Drehsteller aktiv gegeneinander verdrehbar
sind (
US 5,601,165 ).
In entsprechender Weise arbeiten auch Stabilisierungseinrichtungen,
bei der der Querstabilisator an zumindest einer der jeweiligen, über den
Querstabilisator verbundenen Radaufhängungen über ein längenveränderbares Stellelement, insbesondere
einen Hydraulikzylinder, angebunden sind (
US 5,362,094 ).
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Alle
diese Einrichtungen zur Beeinflussung des über das Übertragungselement abzustützenden Drehmomentes
sind relativ aufwändig
und teilweise auch raumintensiv.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Übertragungselement der eingangs
genannten Art insbesondere bezogen auf die Drehsteife mit einfachen
Mitteln verändern
zu können.
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Erreicht
wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1, wobei von der Erkenntnis
Gebrauch gemacht wird, dass die Profilkontur des Übertragungselementes
die Höhe
des übertragbaren
Drehmomentes beeinflusst und dass auf die Profilkontur durch den
im Hohlprofil aufgebauten Innendruck Einfluss genommen werden kann,
und zwar – in
Abhängigkeit
von der Ausgangslage – sowohl
im Sinne einer Erhöhung
des übertragbaren
Drehmomentes wie auch im Sinne einer Verringerung des übertragbaren Drehmomentes.
Zur Verringerung des übertragbaren Drehmoments
ist dabei die Ausgangslage, dass über den Innendruck die Profilform
im Sinne einer Vergrößerung des übertragbaren
Drehmomentes verformt ist, mit Absenkung des Innendruckes sich also
eine Profilform ein stellt, die zu einer geringeren Drehsteife führt. Dies
gilt in umgekehrter Richtung zur Erzielung einer größeren Drehsteife.
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Die
innendruckabhängige
Veränderung
der Profilform lässt
sich auch im Sinne einer Abstützung des Übertragungselementes
zum Aufbau einer Vorspannung nutzen, so dass in Abhängigkeit
von der Vorspannung auch die Drehsteife in einer jeweiligen Ausgangslage
unterschiedlich ist.
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Ferner
besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, durch Innendruckveränderung
eine jeweils gegebene Ausgangslage zu fixieren, so dass ausgehend
von einer solchen Ausgangslage, in der eine entsprechende Vorspannung
aufgrund von Belastungen gegeben ist, ein drehweicheres oder ein drehsteiferes
Verhalten zu erreichen ist.
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Im
Sinne einer Beeinflussung der Drehsteife durch innendruckabhängige Formänderungen
des Hohlprofiles des Übertragungselementes
kann es des Weiteren auch zweckmäßig sein,
das Übertragungselement
im Bereich des Hohlprofiles mit Wandzonen unterschiedlicher Festigkeit,
insbesondere mit Wandzonen unterschiedlicher Wandstärke auszubilden,
wobei durch derartige Ausbildungen ein angestrebtes Verformungsverhalten
in vorteilhafter Weise beeinflusst werden kann.
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Insbesondere
erweist sich die Nutzung eines als Profil ausgebildeten Übertragungselementes
als Stabilisator, vor allem als Querstabilisator für Fahrzeuge,
als zweckmäßig, da
so für
den Stabilisator ungeachtet der angestrebten Veränderbarkeit seiner Drehsteife
ein besonders geringer Raumbedarf zu realisieren ist und insbesondere
für die
Ansteuerung des Stabilisators im Sinne einer Veränderung seiner Drehsteife auf
Mittel zurückgegriffen
werden kann, die in Fahrzeugen üblicherweise
bereits zur Verfügung
stehen, nämlich
eine Hochdruckölversorgung. Selbst
wenn diese noch nicht vorhanden ist, ist der hierfür erforderliche
Aufwand im Vergleich zu den bekannten Lösungen gering, da außer einer
entsprechenden Pumpeinrichtung mit zugehörigen Leitungen keine besonderen
Einrichtungen erforderlich sind, insbesondere auf Stellmotoren oder
Aktuatoren verzichtet werden kann.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird
die Erfindung nachstehend anhand schematisierter Ausführungsbeispiele
erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
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1 den
Achsbereich eines Fahrzeuges mit einem die Radaufhängungen
der einander gegenüberliegenden
Räder dieser
Achse verbindenden Querstabilisator in Verbindung mit einer hydraulischen
Versorgungseinheit, und
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2 bis 6 schematisierte
Querschnittsdarstellungen als Profile ausgebildeter Übertragungselemente
für Drehmomente,
wie sie beispielsweise in Verbindung mit Querstabilisatoren für Fahrzeuge
für deren
Stegteile zur Aussteifung oder im Hinblick auf die Einstellung und/oder
Fixierung vorgegebener Drehstellungen einsetzbar sind.
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Die
in 1 im Schema gezeigte Draufsicht auf die Achsanordnung
eines Fahrzeuges zeigt die insgesamt mit 1 bezeichnete
Achse mit den in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden, einzeln
aufgehängten
Rädern 2, 3,
die über
ihre Radaufhängungen 4, 5 am
nicht gezeigten Fahrzeugaufbau in Hochrichtung verschwenkbar und
federnd abgestützt
sind. Die Räder 2, 3 – bzw. in
gezeigten Ausführungsbeispielen
deren Radaufhängungen 4, 5 – sind über einen
Querstabilisator 6 verbunden, der bei U-förmiger
Grundform Stabilisatorarme 7, 8 aufweist, die über den sich
quer zur Fahrtrichtung F erstreckenden Steg 9 als drehsteifes,
drehmomentenübertragendes Übertragungselement
verbunden sind, so dass über
den Querstabilisator 6 bei zum Aufbau drehbar abgestütztem Steg 9,
entsprechende Lager sind bei 10 angedeutet, die Räder 2, 3,
bzw. deren Radaufhängungen 4, 5 nachgiebig
auf eine jeweils gleiche Einfederlage stabilisierend abgestützt sind.
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Der
Steg 9 als drehsteifes Übertragungselement
ist zumindest über
einen Teilbereich seiner Länge
durch ein Hohlprofil gebildet – aus
der Vielzahl der möglichen
Profilformen sind einige als Beispiele in den 2 bis 6 dargestellt –, das in
Abhängigkeit
vom jeweils aufgebauten Innendruck in seiner Drehsteife veränderlich
ist, so dass über
den Querstabilisator 6 die Härte der wechselseitigen Abstützung der
Räder 2, 3 zueinander
einstellbar ist. Der Innendruck wird hydraulisch aufgebaut, und
es ist dies durch eine Pumpe 11 symbolisiert, die auf den
hohlen Profilbereich 12, angedeutet in seiner Erstreckung durch
einen Doppelpfeil, fördert,
wobei ein über
eine Ventilanordnung 13 insbesondere in Abhängigkeit von
Fahrparametern 15 gesteuerter Rücklauf 14 vorgesehen
ist. Auch die Darstellung dieser hydraulischen Versorgungseinheit,
insgesamt mit 29 bezeichnet, ist lediglich beispielhaft,
und im Rahmen der Erfindung liegt es selbstverständlich, anderweitige, fahrzeugseitig
vorgesehene Hochdruckquellen für
die Innendruckbeaufschlagung des Hohlprofiles heranzuziehen. Insbesondere
kann die Versorgung auch ventilgesteuert aus einem Druckspeicher
erfolgen, wobei – unabhängig von
der Art der Bereitstellung des Innendruckes – der jeweils gewünschte Innendruck
bzw. die diesem entsprechende Härte
des Übertragungselementes
insbesondere in Abhängigkeit
von Fahrparametern 15 des Fahrzeuges eingesteuert wird,
die gegebenenfalls für
andere Fahrzeugsysteme bereits erfasst sind.
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2 zeigt
für den
Profilbereich 12 ein Hohlprofil 16 mit ovalem
Querschnitt, wobei strichliert ein Kreisquerschnitt 17 angedeutet
ist, in Annäherung
an den das Hohlprofil 16 mit steigendem Innendruck verformbar
ist, als Beispiel dafür,
dass in Abhängigkeit von
einem vorgegebenen Ausgangsdruckniveau durch Veränderung dieses Druckniveaus
Querschnittsänderungen
des Hohlprofiles 16 erreichbar sind, die die Drehsteifigkeit
des Hohlprofiles verändern.
Insbesondere kommt insoweit eine Erhöhung der Drehsteifigkeit in
Frage, da zumindest im fahrzeugspezifischen Verwendungsbereich bezogen
auf die Konstruktionslage das Vorhalten eines gegenüber Null
wesentlich erhöhten
Innendruckes einen kaum vertretbaren Aufwand bedeutet.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
gemäß 3 und 4 sind
Hohlprofile 18, 19 unrunden und unregelmäßigen Querschnitts
vorgesehen, so in 3 ein Hohlprofil 18,
das bei Kreisquerschnitt aufweisender Grundform im Bereich eines
Sektors 21 eingebogen ausgebildet ist, so dass sich bezogen
auf die Kreisform ein zum Kreis als Hüllkurve 20 hinterschnittener
Bereich ergibt, der bei steigendem Innendruck in Richtung auf die
kreisförmige
Hüllkurve 20 ausgebogen
wird.
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In
Abhängigkeit
vom zu übertragenden
Drehmoment kann das Hohlprofil 18 demgegenüber der Hüllkurve 20 eingebogenen
Bereich quasi federnd arbeiten und zusammengedrückt werden, so dass sich eine
drehweiche Abstützung
ergibt. Mit Innendruckbeaufschlagung und Ausbiegung des Bereiches 21 in
Richtung auf die Hüllkurve 20 ergibt
sich eine drehsteifere, drehmomentenübertragende Verbindung. Beeinflusst
kann dieses Verhalten weiter noch durch entsprechende Materialbeschaffenheit und/oder
Wanddicke des Übertragungselementes
im Bereich des Hohlprofiles 18 werden, wobei die Figuren
solche Wandstärkenverendungen
nicht veranschaulichen.
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In 4 ist
das Hohlprofil 19 mit gewellter Umfangskontur ausgebildet,
wobei die Wellungen regelmäßig oder
auch unregelmäßig sein
können
und zumindest im Wesentlichen innerhalb der strichliert angedeuteten
Hüllkurve 22 liegen,
in Richtung auf die in das Hohlprofil 19 innendruckbeaufschlagt
veränderbar
ist, wobei die Annäherung
an die Hüllkurve 22 für diese
hinterschneidende Bereiche von innen und für über diese hinausgreifende Bereiche
von außen erfolgt.
Anstelle entsprechend flacher Wellungen mit im Wesentlichen gleichmäßigem Wellverlauf
können selbstverständlich auch
Hohlprofile Verwendung finden, die in der Grundform zahnradförmig gestaltet sind.
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5 und 6 zeigen
Ausgestaltungen, bei denen die innendruckabhängige Veränderung des Querschnittes des
jeweiligen Hohlprofiles 23 bzw. 24 genutzt wird,
um die Drehlage eines stabförmigen Übertragungselementes
bezogen auf dessen Stabachse zu verändern oder auch zu fixieren,
wobei 5 ein Hohlprofil 23 zeigt, das bei kreisförmiger Grundform
zumindest einen zahnartigen Vorsprung 25 aufweist, der
gegen eine lagefeste Abstützung 26, bezogen
auf Fahrzeuge zum Beispiel an Karosserie oder Achsteil, abgestützt ist.
Wird Innendruck aufgegeben, so kann sich die Kontur des in Annäherung kreisförmigen Hohlprofiles 23 im
Sinne einer Abflachung des zahnartigen Vorsprunges verändern, wobei
sich neben der Veränderung
der Drehsteife auch eine Abdrängbewegung
zwischen dem Hohlprofil 23 und der Abstützung 26 in Richtung
des Pfeiles 27 ergibt, die beispielsweise für einen
Querstabilisator zu einer Schwenkbewegung von dessen Stabilisatorarmen 7, 8 führt, so
dass eine zur Konstruktionslage geänderte Ausgangslage des Stabilisators
erreicht wird.
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In 6 ist
ein Hohlprofil 24 gezeigt, das über einen Sektor eine gewellte
Außenkontur
aufweist und im Bereich der gewellten Außenkontur angrenzend zu einer
Abstützung 28 liegt,
die wiederum fahrzeugfest oder achsfest bezogen auf die Verwendung
des Hohlprofiles in einem Querstabilisator eines Fahrzeugs angeordnet
sein kann. In Verbindung mit einer Innendruckbeaufschlagung des
Hohlprofiles 24 kann dieses mehr oder minder gegen die
Abstützung 28 zur
Anlage gebracht werden, so dass sich eine Reibverbindung bis hin
zu einer reibschlüssigen
Abstützung
erreichen lässt,
durch die ebenfalls auf die Drehsteife des Hohlprofiles 24 Einfluss
genommen werden kann. Wie in 5 ist auch
hier eine mögliche
Kontur des Hohlprofiles 24 unter Innendruckbeaufschlagung
strichliert angedeutet.
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Das
als Hohlprofil ausgebildete Übertragungselement
für Drehmomente
gemäß der Erfindung
ist somit im Rahmen der Erfindung durch die Innendruckbeaufschlagung
nicht nur in seiner Drehsteife durch Querschnittsveränderung
zu beeinflussen, sondern, bei entsprechender Abstützung, auch hinsichtlich
seiner Drehlage um seine Längsachse.