DE102006040958A1

DE102006040958A1 - Steifigkeitsschaltbare Drehmomentstütze

Info

Publication number: DE102006040958A1
Application number: DE200610040958
Authority: DE
Inventors: Meinert Holst; Peter Marienfeld; Hans-J. Dr. Karkosch
Original assignee: ContiTech Vibration Control GmbH
Current assignee: ContiTech Vibration Control GmbH
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-06

Abstract

Drehmomentstützen (2) weisen im Wesentlichen zwei mit einem Befestigungselement versehene Bauteile auf, die über die Feder (10) dreh-elastisch miteinander verbunden sind. Um zum einen in der Stellung "weiche Feder" ein gutes Isolationsverhalten und zum anderen in der Stellung "harte Feder" eine steife Ankopplung aufzuweisen, soll die Federkennung veränderbar sein. Die dreh-elastische Feder (10) weist mindestens zwei in Serie geschaltete Federelemente (10a, 10b) auf, wobei eine Beeinflussbarkeit der Federstärke in zirkularer und radialer Richtung durch eine Steifigkeitsumschaltung mindestens eines (10a und/oder 10b) der mindestens zwei Federelemente (10a, 10b) - vorzugsweise mittels zweier gegeneinander verstellbarer Klemmscheiben (18a, 18b) - gegeben ist. Die beiden Klemmscheiben (18a, 18b) können in zwei Endpositionen einstellbar sein, wobei die eine der beiden Endpositionen einem Magnetkreis (14) im geöffneten Zustand und wobei die andere der beiden Endpositionen dem Magnetkreis im geschlossenen Zustand zugeordnet ist. Vorzugsweise terschiede wahlweise für Komfort und Fahrdynamik benötigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentstütze zur drehelastischen Aufhängung – insbesondere des Antriebsmotors eines Kraftfahrzeugs – gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Drehmomentstützen, auch „Drehmomentpendelstützen" oder einfach „Pendelstützen" genannt, weisen im Wesentlichen zwei, jeweils mit einem Befestigungselement versehene Bauteile auf, die über mindestens einen als Torsionsfeder dienenden Gummikörper drehelastisch miteinander verbunden sind. Der Gummikörper ist außer in zirkularer auch in radialer Richtung elastisch.
Bei den bisher bekannt gewordenen Drehmomentstützen ist eine Schaltbarkeit der jeweiligen Torsionsfeder nicht vorgesehen, d. h. die Kenlinien bisheriger Drehmomentstützfedern sind nicht veränderbar.
Die Patentschrift US 6,681,905 B2 beschreibt einen Torsionsdämpfer. Dessen Dämpferwirkung ist mit Hilfe einer magneto-rheologischen Flüssigkeit, die sich zwischen einem axialen Innenteil und einem koaxial dazu angeordneten Außenteil befindet, veränderbar. Dieser Torsionsdämpfer weist keine integrierte (Torsinns-)Feder auf.
Aufgabe der Erfindung
Das sowohl in zirkularer als auch in radialer Richtung elastische Federelement der eingangs genannten Drehmomentstütze soll derart weitergebildet werden, dass seine Federkennung veränderbar ist, um zum einen in der Stellung „weiche Feder" ein gutes Isolationsverhalten und zum anderen in der Stellung „harte Feder" eine gute Fahrdynamik mit steifer Ankopplung des Antriebsaggregates zum Fahrzeug aufzuweisen.
Lösung und Vorteile
Gemäß Anspruch 1 besteht die Lösung der gestellten Aufgabe im Wesentlichen darin, dass das dreh-elastische Bauteil einer gattungsgemäßen Drehmomentstütze mindestens zwei in Serie geschaltete Federelemente aufweist, wobei die Steifigkeit mindestens eines der beiden Federelemente in seiner Nachgiebigkeit in zirkularer und radialer Richtung von außen beeinflussbar ist.
Durch die Schaltmöglichkeit kann das Lager in seiner weichen Stellung guten Komfort bieten und in seiner harten Stellung die Fahrdynamik mit harter Kopplung zwischen Motor und Chassis verbessern.
Eine Beeinflussbarkeit der Lagersteifigkeit ist bei Radial-Lagern bekannt:
Gemäß DE 103 30 877 A1 besteht die Möglichkeit, die radiale Nachgiebigkeit einer inneren Lagerhülse (3) gegenüber einer äußeren Lagerhülse (2) mit Hilfe von Stellkolben (15, 16) mehr oder weniger zu reduzieren. Dabei erfolgt eine Verhärtung ausschließlich längs einer konstruktiv vorgegebenen Querachse (10). Das in der DE 103 30 877 A1 beschriebene Radial-Lager ist nicht rotationssymmetrisch. Eine zirkulare Elastizität und deren Schaltbarkeit ist nicht vorgesehen.
Aus der DE 101 36 351 A1 ist ebenfalls ein Radial-Lager vorbekannt. Dessen radial-elastische Wirkung ist mit Hilfe von verschiebbaren Kolben (10) eliminierbar. Da es sich auch bei diesem Lager um ein reines Radial-Lager handelt, ist es nicht verwunderlich, dass aus der vorliegenden Schrift keinerlei Lösungsvorschläge für eine zirkulare Elastizität entnehmbar sind.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ergibt sich durch Umschaltung eine Arretierung (Blockierung) des einen der beiden Federelemente sowohl in zirkularer als auch in radialer Richtung.
Der Übergang von der einen zu einer anderen Lagersteifigkeit ist besonders sanft, wenn die Steifigkeitsumschaltung im Ursprung, d. h. im unbelasteten Zustand der Feder, bzw. im Schwingungs-Nulldurchgang (Nulllage) durchgeführt wird.
Da für die meisten Anwendungsfälle zwei zirkular/radial einstellbare Federstärken ausreichen, gestaltet sich das erfindungsgemäße Schaltprinzip besonders einfach.
Vorzugsweise erfolgt die Steifigkeitsumschaltung mit Hilfe des Magnetkreises eines von außen mit Strom beaufschlagbaren Elektromagneten, wobei die beiden Steifigkeitsstufen durch Öffnen bzw. Schließen des Magnetkreises realisiert werden.
Weist der Magnetkreis zudem einen Permanentmagneten auf, so wird erfindungsgemäß nur für den Schaltvorgang Stromleistung benötigt.
Die erfindungsgemäße Drehmomentstütze ist überall dort einsetzbar, wo Fahrzeuge (Pkws und evtl. Lkws) Steifigkeitsunterschiede zwischen Komfort und Fahrdynamik benötigen. Vorzugsweise ist diese Steifigkeitsschaltung im Bereich der Motorlagerung im Fahrwerk zu betrachten.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Drehmomentstütze in perspektivischer Sicht, teilweise aufgeschnitten;
2 das Lager der Drehmomentstütze im Längsschnitt; und
3 ein Magnetsystem mit schaltbarer Klemmplatte zur Steifigkeitsschaltung des Drehmoment-Stützlagers, ebenfalls im Schnitt.
Beschreibung
Die in 1 dargestellte Drehmomentstütze 2 zeigt ein Drehmoment-Stützlager 4 mit einem Außenteil 6, mit einer (ersten) Lager/Befestigungs-Buchse 8a und zwei zwischen Außenteil 6 und (erster) Buchse 8a befindlichen Elastomerteilen 10a, 10b. Das Lager 4 weist zudem einen Hebelarm 12 zur Aufnahme von Drehmomenten (Drehpendelschwingungen) auf. Am Ende des Hebelarms 12 befindet sich eine (zweite) (Befestigungs-)Buchse 8b. Beide Buchsen 8a, 8b sind zueinander achsparallel angeordnet und über die als Federelemente dienenden Elastomerteile 10a, 10b drehschwingungs-elastisch miteinander verbunden.
Aus dem in 2 dargestellten Längsschnitt durch das Lager 4 der erfindungsgemäßen Drehmomentstütze 2 ist ebenfalls zu entnehmen, dass sich in seinem Innern zwei rotationssymmetrische Elastomerteile 10a, 10b befinden, die konzentrisch zwischen dem zylindrischen Außenteil 6 und der zentral angeordneten (ersten) Lagerbuchse 8a angeordnet sind. Das erste 10a der beiden Elastomerteile 10a, 10b ist ein weiches Lagerelement C₁, das zweite 10b der beiden Elastomerteile 10a, 10b stellt ein hartes Lagerelement C₂ dar. Beide Lagerelemente C₁ und C₂ (8a, 8b) sind zueinander in Serie geschaltet.
Außerdem weist das Lager 4 einen Magnetkreis 14, ein Gelenklager 16 zwei Klemmplatten (Klemmscheiben) 18a, 18b, einen Klemmring 20 und einen Sicherungsring 22 auf. Mit Hilfe dieser Bauelemente 16–22 ist die Steifigkeit des Lagers 4 in der Weise schaltbar, dass die Nachgiebigkeit des ersten 10a der beiden Federelemente 10a, 10b sowohl in zirkularer als auch in radialer Richtung unwirksam gemacht werden kann, während sowohl die zirkulare als auch die radiale Nachgiebigkeit des zweiten 10b der beiden Federelemente stets unverändert erhalten bleibt.
Das Schaltprinzip zum Unwirksammachen der Nachgiebigkeit des ersten 10a der beiden Federelemente 10a, 10b basiert darauf, dass die beiden Klemmscheiben 18a, 18b verstellbar sind und in ihren beiden Endpositionen entweder den Magnetkreis 14 geöffnet oder geschlossen halten, wodurch eine formschlüssige axiale Klemmung (Arretierung) des einen 10a der beiden Federelemente 10a, 10b erzielt wird. Eingenommen werden die beiden Endpositionen mit Hilfe eines spuleninduzierten Gegenfeldes im Magnetkreis 14, das zum einen die magnetische Kraft zwischen Klemmring 20 und Polenden aufhebt und die Feldlinien über einen magnetischen Kurzschluss fließen lässt, und zum anderen eine magnetische Anziehungskraft zwischen den beiden sich gegenüberstehenden Teilen erzeugt, wodurch der Schaltvorgang einsetzt.
Durch diesen Schaltvorgang ist das (erste) Federelement 10a sowohl in zirkularer als auch in radialer Richtung arretierbar. Das andere Federelement 10b bleibt hingegen in beiden Richtungen flexibel.
Einzelheiten des Magnetsystems zur Schaltung der wirksamen Federsteifigkeit sind aus 3 zu entnehmen. In dem dargestellten Schnitt stellt „24" einen Permanentmagneten, „26" einen magnetischen Rückschluss, „28" einen Eisenring, „30" einen Anker, „32" eine Spule und „34" einen Hohlraum dar. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Magnet 24 des Magnetkreises 14 ein Permanentmagnet ist, wird nur für den Schaltvorgang Stromleistung benötigt.

Fig. 3:

24: Permanentmagnet
26: Rückschluss
28: Eisenring
30: Anker
32: Spule
34: Hohlraum

Claims

Drehmomentstütze (2) mit zwei, jeweils mit einem Befestigungselement versehenen Bauteilen, die über eine Feder (10) drehelastisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die drehelastische Feder (10) mindestens zwei in Serie geschaltete Federelemente (10a, 10b) aufweist, wobei eine Beeinflussbarkeit der Federstärke in zirkularer und radialer Richtung durch eine Steifigkeitsschaltbarkeit mindestens eines (10a und/oder 10b) der mindestens zwei Federelemente (10a, 10b) gegeben ist.
Drehmomentstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeitsschaltbarkeit durch eine Arretierung mindestens eines (10a und/oder 10b) der beiden Federelemente (10a, 10b) gegeben ist.
Drehmomentstütze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeitsschaltbarkeit des mindestens einen Federelements (10a oder 10b) in seinem Ursprung oder in seinem Nulldurchgang gegeben ist.
Drehmomentstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeitsschaltbarkeit durch zwei gegeneinander verstellbare Klemmscheiben (18a, 18b) gegeben ist, – zur Bildung eines Formschlusses mit einem an einem (10a) der beiden Federelemente (10a, 10b) befestigten Klemmring (20).
Drehmomentstütze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Klemmscheiben (18a, 18b) in zwei Endpositionen einstellbar sind, wobei die eine der beiden Endpositionen einem Magnetkreis (14) im geöffneten Zustand, und wobei die andere der beiden Endpositionen dem Magnetkreis (14) im geschlossenen Zustand zugeordnet ist.
Drehmomentstütze nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine steifigkeitsschaltbare Federelement (10a oder 10b) eine Gummifeder ist, die mit Hilfe der magnetisch schaltbaren Klemmscheiben (18a, 18b) formschlüssig axial klemmbar ist.
Drehmomentstütze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkreis (14) einen Permanentmagneten (24) enthält, und dass die beiden Endpositionen über ein spuleninduziertes Gegenfeld im Magnetkreis (14) einstellbar sind, wodurch zum einen die magnetische Kraft zwischen dem Klemmring (20) und einem Polende aufgehoben ist, wobei die Feldlinien des Magnetkreises (14) über einen magnetischen Kurzschluss fließen, und wodurch zum anderen eine magnetische Anziehungskraft zwischen beiden sich gegenüberstehenden Teilen gegeben ist, – zur Auslösung des Schaltvorganges, wobei nur für den Schaltvorgang Stromleistung benötigt wird.
Drehmomentstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Verwendung in Pkws und Lkws, wo Steifigkeitsunterschiede wahlweise für Komfort und Fahrdynamik benötigt werden.