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Die Erfindung betrifft eine Anbindungsvorrichtung für einen
Betätigungszug an einen Nehmer, insbesondere Zugöse zur
Anbindung eines Schalt- oder Wählzuges an ein Schaltgetriebe
eines Fahrzeuges, eine Steuervorrichtung oder ein
Betätigungsglied o. dgl., mit einem eine Längsachse
aufweisenden Grundkörper, der einends mit dem Betätigungszug
verbindbar ist und anderenends einen ringförmigen, im
wesentlichen unflexiblen Aufnahmekörper aufweist, in dem ein
elastisches Dämpfungselement aufgenommen ist, welches von
einem äußeren und einem inneren Ringbereich gebildet ist und
die Ringbereiche über mehrere, im wesentlichen radial
angeordnete Stege miteinander verbunden sind, wobei der äußere
Ringbereich von dem Aufnahmekörper umfasst ist und der innere
Ringbereich eine Hülse, einen Zapfen o. dgl. zur Anbindung des
Betätigungszuges an den Nehmer umschließt.
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Eine derartige Anbindungsvorrichtung ist bereits aus der WO 00/77412 A1
bekannt. Dort ist ein Befestigungselement für
einen Seilzug beschrieben mit einem länglichen Grundkörper aus
Kunststoff, der einen Befestigungsabschnitt für das Ende des
Seilzuges sowie einen ringartigen Aufnahmekörper umfasst.
Radial innerhalb des Aufnahmekörpers ist ein gummielastisches
Dämpfungselement und darin eine Aufnahmehülse aus
reibungsarmen Material angeordnet. In die Aufnahmehülse ist
ein Befestigungszapfen einschiebbar. Um die Kosten und den
Verschleiß dieses bekannten Befestigungselementes zu
reduzieren, weist das Dämpfungselement eine durchgehende
Aussparung zwischen seinem in Längsrichtung vorderen
Randbereich und dem benachbarten, an die Aufnahmehülse
grenzenden Bereich und eine durchgehende Aussparung zwischen
seinem in Längsrichtung hinteren Randbereich und dem
benachbarten, an die Aufnahmehülse grenzenden Bereich auf. Der
äußere Randbereich des Dämpfungselementes ist mit dem Inneren,
die Aufnahmehülse tragenden Bereich des Dämpfungselementes
über zwei seitliche Stege verbunden, welche i. w. quer zur
Längsachse des Grundkörpers positioniert sind.
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Derartige Anbindungsvorrichtungen werden in der
Automobilindustrie eingesetzt, um bspw. bei einem
Handschaltgetriebe die vom Fahrer durch Betätigung des
Schalthebels vorgegebene Schaltbewegung auf Wählhebel an dem
Getriebegehäuse zu übertragen. Das Ende der Betätigungszüge
ist an einem Befestigungsabschnitt des Grundkörpers der
Anbindungsvorrichtung befestigt. Im inneren Ringbereich des
Dämpfungselementes ist ein Befestigungszapfen aufgenommen, der
an einem Wählhebel des Getriebes befestigt ist und der den
Ausgleich von Winkelbewegungen zwischen dem
Befestigungselement und dem Wählhebel ermöglicht. Durch die
Dämpfung mittels des elastischen Dämpfungselementes werden die
mechanischen Bewegungen und Vibrationen des Wählhebels
gedämpft auf den Seilzug übertragen. Hierdurch wird auch die
Gefahr einer Vibration zur Übertragung in den Schalthebel oder
in den Innenraum des Fahrzeuges reduziert.
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Die bekannte Anbindungsvorrichtung weist den Nachteil auf,
dass der Arbeitsbereich von Endanschlag bis Endanschlag mit
weniger als 4 mm sehr gering ist und bereits bei Auslenkungen
aus der Ruhelage von ca. ±1 mm aufgrund des
Dämpfungsverhaltens der bekannten Anbindungsvorrichtung ein
starker Kraftanstieg zu erwarten ist. Da bereits bei geringen
Auslenkungen aus der Ruhelage das Dämpfungselement bei der
bekannten Vorrichtung sehr stark beansprucht wird, ergibt sich
ein recht hoher Verschleiß der bekannten Anbindungsvorrichtung
mit der damit einhergehenden reduzierten Lebensdauer.
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Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Anbindungsvorrichtung mit den eingangs
genannten Merkmalen dahingehend weiterzubilden, dass das
Dämpfungsverhalten modifiziert und insbesondere ein erheblich
größerer Arbeitsbereich bzw. Auslenkungsbereich von bevorzugt
bis zu ±4 bis 5 mm bereitgestellt ist, wobei die
Dämpfungscharakteristik erst im Endbereich dieses erweiterten
Arbeitsbereiches einen starken Kraftanstieg aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei der Anbindungsvorrichtung mit den
eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß im wesentlichen
dadurch gelöst, dass die Stege schräg oder diagonal bzgl. der
Längsachse des Grundkörpers angeordnet sind. Aufgrund dieser
Maßnahme wird zum einen erreicht, dass der Dämpfungsweg
verdeutlich vergrößert ist. Zum anderen weist der
Kraftwegverlauf der Dämpfungscharakteristik eine ausgeprägte
Plateau-Charakteristik auf.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der
Arbeitsbereich von Endanschlag zu Endanschlag größer als 8 mm.
Auch kann eine seitliche Anbindung wie nach dem Stand der
Technik gänzlich entfallen, da sie auf die
Dämpfungscharakteristik keinen wesentlichen Einfluß ausübt.
Die stabilisierende Wirkung wird im wesentlichen von den
schräg oder diagonal zur Längsachse angeordneten Stegen
übernommen. Die solchermaßen angeordneten Stege setzen der
Kraft in Bewegungsrichtung so lange einen Widerstand entgegen,
bis sie seitlich, bspw. durch Umbiegen, ausweichen. Dann
verringert sich der Widerstand, was zu dem ausgeprägten
Plateau-Verhalten der Kraftwegcharakteristik führt. Bei noch
weiteren Auslenkungen stößt dann der innere Ringbereich des
Dämpfungselementes gegen eine Anlagefläche, bspw. des
Aufnahmekörpers, wodurch die Kraft-Weg-Charakteristik steil
ansteigt.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, dass die Stege mit der Längsachse einen Winkel
von ca. 35° ± 10° einschließen. Aufgrund dieser Maßnahme wird
die ausgeprägte Plateau-Charakteristik der Kraft-Weg-Hysterese
weiter verbessert.
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Dabei ist es nach einer vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung vorgesehen, dass insgesamt vier Stege vorgesehen und
im wesentlichen sternförmig angeordnet sind, wobei benachbarte
Stege einen Winkel von ca. 70° ± 20° bzw. 110° ± 20°
einschließen. Durch diese Maßnahmen weist das Dämpfungselement
weitestgehend die geforderten idealen Eigenschaften auf, wobei
sich aufgrund des bevorzugt zur Längsachse im wesentlichen
spiegelsymmetrischen Aufbaus des Dämpfungselementes ein
hinsichtlich positiver bzw. negativer Auslegungen im
wesentlichen gleichförmiges Kraft-Weg-Diagramm ergibt.
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Um die Umbiegung der Stege im Fall einer Auslegung des inneren
Ringbereiches aus der Ruhelage zu begünstigen, sind diese im
Längsprofil bevorzugt asymmetrisch aufgebaut. Insbesondere
bietet es sich an, dass die Stege ein Längsprofil auf der der
Längsachse abgewandten Seite in Form einer auswärts weisenden,
bogenförmigen Krümmung und auf der der Längsachse zugewandten
Seite in Form einer leicht einwärts weisenden Krümmung bzw.
auch in Form einer ebenen Ausgestaltung besitzen. Aufgrund
dieser Maßnahme kann das geforderte Dämpfungsverhalten gezielt
eingestellt werden. Es versteht sich, dass die
Dämpfungscharakteristik durch Veränderung der Dicke bzw. des
Längsprofils oder des Querschnittsprofils der diagonalen Stege
in weiten Bereichen variiert werden kann.
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Nach einer anderen besonders vorteilhaften und eigenständigen
Ausgestaltung der Erfindung, die auch unabhängig von der
individuellen Anordnung der Stege zur Anwendung gelangen kann,
ist der äußere Ringbereich des Dämpfungselementes
formschlüssig in dem Aufnahmekörper aufgenommen. Während bei
bekannten Anbindungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik
eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Aufnahmekörper
und dem äußeren Ringbereich des Dämpfungselementes vorgesehen
ist, kann vorliegend sich der äußere Ringbereich bei
Einwirkung von Zug- oder Druckkräften deutlich von dem
Aufnahmekörper abheben, so dass die auf die Stege wirkenden
Zugkräfte erheblich reduziert sind. Dadurch ist die
Langlebigkeit des Dämpfungselementes bzw. der
Anbindungsvorrichtung deutlich erhöht. Bei Einwirken von
Druckkräften können sich die Stege aufgrund der besonderen
Anordnung, bspw. seitlich nach außen, weg von der Längsachse
durchbiegen, so dass auch hier eine starke Beanspruchung des
elastischen Materials des Dämpfungselementes nicht gegeben
ist.
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Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ist es vorgesehen, dass an der Innenwandung des
Aufnahmekörpers seitlich nach außen gerichtete Flügel
angeordnet sind, die den äußeren Ringbereich unter- oder
hintergreifen und somit für eine sichere, formschlüssige
Halterung des Dämpfungselementes am Aufnahmekörper sorgen.
Dies selbst dann, wenn das Dämpfungselement starken Zug- oder
Druckbeanspruchungen ausgesetzt ist.
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Der Fußpunkt der bevorzugt paarweise angeordneten Flügel ist
auf einer im wesentlichen quer zur Längsachse verlaufenden
Linie angeordnet. Die mit geringem Abstand vom Fußpunkt an der
Innenwandung des Aufnahmekörpers angeordneten Flügel
erstrecken sich von diesem Fußpunkt jeweils seitlich auswärts
und schließen bevorzugt mit der Längsachse einen Winkel von
ca. 25° bis ca. 35° ein. Diese, Hinterschneidungen bildenden
Flügel tauchen in den äußeren Ringbereich des
Dämpfungselementes ein und sorgen somit für eine äußerst
sichere, formschlüssige Halterung des Dämpfungselementes an
bzw. in dem Aufnahmekörper.
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Bevorzugt sind an der Innenwandung des Aufnahmekörpers in
Richtung der Längsachse angeordnete Anlageflächen für den
inneren Ringbereich vorgesehen, gegen welche der innere
Ringbereich des Dämpfungselementes bei großen Auslenkungen,
sozusagen im Grenzbereich, anstoßen kann. Insoweit sind diese
Anlageflächen mit ihrer im wesentlichen konkaven Profilierung
dem Umfangsprofil des inneren Ringbereiches angepasst, so dass
es zu einer flächigen Anlage kommen kann.
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Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist es
vorgesehen, dass die Anlagefläche seitliche, den äußeren
Ringbereich unter- oder hintergreifende Hinterschneidungen
aufweist, durch welche das Dämpfungselement zusätzlich oder
alternativ zu den Flügeln am Aufnahmekörper formschlüssig
gehalten ist.
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Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist es vorgesehen, dass die Hülse, der Zapfen oder dgl. zur
Anbindung der Anbindungsvorrichtung an den Nehmer
formschlüssig von dem inneren Ringbereich umfasst ist.
Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, die Hülse, die Buchse
oder den Zapfen austauschbar an dem Dämpfungselement
festzulegen, so dass diese Bauteile, die den individuellen
Erfordernissen entsprechend unterschiedliche Abmessungen
jedoch gleiche Abdichtmaße aufweisen können, nach Belieben in
das Dämpfungselement eingesetzt werden können, wobei das
Dämpfungselement selbst hinsichtlich der Abmessungen ein
Standardbauteil sein kann.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller
Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch
unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder
deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Anbindungsvorrichtung,
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Fig. 2 die Anbindungsvorrichtung der Fig. 1, wobei der
Aufnahmekörper völlig und der Grundkörper teilweise
im Längsschnitt dargestellt sind,
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Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anbindungsvorrichtung der
Fig. 1,
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Fig. 4 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Aufnahmekörpers der Anbindungsvorrichtung,
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Fig. 5 eine Variante des Aufnahmekörpers der Fig. 4 in
perspektivischer Darstellung und
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Fig. 6 die Kraft-Weg-Hysterese der erfindungsgemäßen
Anbindungsvorrichtung im Vergleich zu der Kraft-Weg-
Hysterese einer Befestigungsvorrichtung nach dem
Stand der Technik.
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Die Anbindungsvorrichtung 10 gemäß den Fig. 1 bis 4 dient
zur Anbindung eines Betätigungszuges 12 an einen Nehmer. Bspw.
kann die Anbindungsvorrichtung 10 als Zugöse 14 zur Anbindung
eines Schalt- oder Wählzuges an ein Schaltgetriebe eines
Automobiles, eine Steuervorrichtung, ein Betätigungsglied o. dgl.
ausgebildet sein.
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Die Anbindungsvorrichtung 10 weist einen Grundkörper 18 mit
einer Längsachse 16 auf, der einends mit dem Betätigungszug 12
verbindbar ist, wie dies schematisch in Fig. 1 dargestellt
ist. Anderenends schließt an den Grundkörper 18 ein i. w.
unflexibler, ringförmiger Aufnahmekörper 20 an. Dieser
Aufnahmekörper 20 besteht bevorzugt aus einem
thermoplastischen Kunststoff und weist eine ovale oder
rechteckige bzw. quadratische Form mit abgerundeten Ecken auf.
In dem Aufnahmekörper 20 ist ein elastisches Dämpfungselement
22 eingesetzt, welches bspw. aus einem Kautschuk o. dgl.
elastischen Material besteht. Das Dämpfungselement 22 ist von
einem äußeren und einem inneren Ringbereich 24, 26 gebildet,
wobei die Ringbereiche 24, 26 über mehrere, im wesentlichen
radial angeordnete Stege miteinander verbunden sind. In der
Ruhelage des Dämpfungselementes 22 sind die Ringbereiche 24,
26 im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet. Der
äußere Ringbereich 24 ist in seiner Grundform im wesentlichen
der Form des Aufnahmekörpers angepasst, während der innere
Ringbereich 26 bspw. eine Kreisform bzw. eine Rechteckform mit
abgerundeten Außenwand- bzw. Eckbereichen aufweisen kann. Der
äußere Ringbereich 24 ist von dem Aufnahmekörper 20 umfaßt,
während der innere Ringbereich 26 eine Hülse 36, ein Zapfen o. dgl.
Mittel zur Anbindung des Betätigungszuges 12 bzw. der
Anbindungsvorrichtung 10 an den Nehmer umschließt.
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Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Stege 28,
30, 32, 34 schräg oder diagonal zur Längsachse des
Grundkörpers 18 zwischen dem äußeren und inneren Ringbereich
24, 26 angeordnet. Dabei schließen die Stege 28 bis 34 mit der
Längsachse 16 einen Winkel 38 von ca. 35° ± 10° ein. Insgesamt
sind bevorzugt vier Stege 28 bis 34 vorgesehen, die im
wesentlichen sternförmig zueinander angeordnet sind, wobei
benachbarte Stege 28 bis 34 einen Winkel 40, 42 von ca. 70° ±
20° bzw. 110° ± 20° einschließen.
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Die Stege 28 bis 34 weisen eine leichte, von der Längsachse 16
weg gerichtete Krümmung auf, so dass bei einer Beanspruchung
des Dämpfungselementes und der damit einhergehenden
Positionsveränderung zwischen innerem und äußeren Ringbereich
24, 26 die Stege 28 bis 34 sich nach außen weiter durchbiegen
können. Insbesondere besitzen die Stege 28 bis 34 ein
Längsprofil auf der der Längsachse 16 abgewandten Seite in
Form einer auswärts weisenden bogenförmigen Krümmung 44. Auf
der der Längsachse 16 zugewandten Seite sind die Stege 28 bis
34 entweder eben ausgebildet oder mit einer leicht einwärts
weisenden Krümmung 46 versehen.
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Der äußere Ringbereich 24 des Dämpfungselementes 22 ist
formschlüssig in dem Aufnahmekörper 20 aufgenommen. Aufgrund
dieser Maßnahme kann sich der äußere Ringbereich 24 des
Dämpfungselementes 22 bei auf die Stege 28 bis 34 wirkender
Zugbeanspruchung von dem Aufnahmekörper lösen, so dass die
Zugbeanspruchung der Stege 28 bis 34 gering gehalten wird.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass an der Innenwandung 48
des Aufnahmekörpers 20 seitlich nach außen gerichtete Flügel
50, 52 angeordnet sind, die der formschlüssigen Halterung bzw.
Aufnahme des Dämpfungselementes 22 dienen und welche den
äußeren Ringbereich 24 unter- bzw. hintergreifen. Insbesondere
können in der Außenwandung des äußeren Ringbereiches 24
entsprechende Aufnahmen für die Flügel 50, 52 vorgesehen sein.
Wie insbesondere aus den Fig. 4, 5 ersichtlich, ist der
Fußpunkt 54 der paarweise angeordneten Flügel 50, 52 auf einer
Linie angeordnet, welche im wesentlichen quer zur Längsachse
16 ausgerichtet ist. Bevorzugt sind zwei solcher Paare von
Flügeln 50, 52 vorgesehen, wobei die Flügel 50, 52 eines
Flügelpaares seitlich auswärts voneinander weg weisen und mit
der Längsachse 16 in etwa einen Winkel von 30° ± 10°
einschließen.
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Weiterhin sind an der Innenwandung 48 des Aufnahmekörpers 20
in Richtung der Längsachse 16 angeordnete Anlageflächen 56 für
den inneren Ringbereich 26 vorgesehen. Diese bevorzugt zwei
aneinander auf der Längsachse 16 gegenüberliegenden
Anlageflächen 56 weisen eine dem Umfangsprofil des inneren
Ringbereiches 26 angepaßtes Profil auf und dienen als Anlage
bzw. Widerlager für den inneren Ringbereich 26 des
Dämpfungselementes 22, sofern das Dämpfungselement 22 in die
maximalen Grenzbereiche der möglichen Auslenkung überführt
wird.
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Wie die Fig. 5 zeigt, besitzen die Anlageflächen 56
seitliche, den äußeren Ringbereich 24 unter- bzw.
hintergreifende Hinterschneidungen 58, wobei die Anlageflächen
56 bzw. die Hinterschneidungen 58 in entsprechenden Aufnahmen
der Außenwandung des äußeren Ringbereiches 24 des
Dämpfungselementes 22 aufgenommen sind. Hierdurch wird eine
noch bessere formschlüssige Befestigung des Dämpfungselementes
22 im Aufnahmekörper 20 erreicht.
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Die Hülse 36, Buchse oder der Zapfen sind von dem inneren
Ringbereich 26 im wesentlichen formschlüssig umfasst und daher
leicht austauschbar.
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Aus den Diagrammen der Fig. 6 sind die Kraft-Weg-
Charakteristiken einer Anbindungsvorrichtung nach dem Stand
der Technik bzw. nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
ersichtlich. Mit der Bezugsziffer 60 ist die Kraft-Weg-
Hysterese einer herkömmlichen Anbindungsvorrichtung
gestrichelt dargestellt. Ersichtlich ist der Arbeitsbereich
von Endanschlag zu Endanschlag wesentlich kleiner als 4 mm,
wobei ausgehend von der Ruhelage Auslenkungen im Bereich von ±
1 mm zu nur geringen Dämpfungskräften führen. Dabei steigen
bei Auslenkungen oberhalb von ± 1 mm die Dämpfungskräfte massiv
an.
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Die Kraft-Weg-Hysterese bei der Anbindungsvorrichtung nach der
Erfindung in durchgezogenen Linien dargestellt und mit der
Bezugsziffer 62 gekennzeichnet. Der Arbeitsbereich von
Endanschlag zu Endanschlag ist größer als 8 mm. Über einen
Bereich von ca. ±3,5 mm zeigt die erfindungsgemäße
Anbindungsvorrichtung ein gutes Dämpfungsverhalten mit einem
ausgeprägten Plateau. Erst dann, wenn der innere Ringbereich
26 des Dämpfungselementes 22 gegen die Anlagefläche 56 stößt -
bei Auslenkungen von ca. > ±3,5 mm -, steigt die Kraft-Weg-
Charakteristik zu positiven bzw. negativen Kraftwerten steil
an.
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Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße
Anbindungsvorrichtung ein erheblich verbessertes
Dämpfungsverhalten erreicht. Darüber hinaus ist das
Dämpfungsverhalten durch Variationen des Dämpfungselementes 22
im Bereich der Stege 28 bis 34 (Dicke, Länge, Längsprofil,
Querschnittsprofil) sehr leicht und gezielt beeinflussbar.
Bezugszeichenliste
10 Anbindungsvorrichtung
12 Betätigungszug
14 Zugöse
16 Längsachse
18 Grundkörper
20 Aufnahmekörper
22 Dämpfungselement
24 äußerer Ringbereich
26 innerer Ringbereich
28 Steg
30 Steg
32 Steg
34 Steg
36 Hülse
38 Winkel
40 Winkel
42 Winkel
44 Krümmung
46 Krümmung
48 Innenwandung
50 Flügel
52 Flügel
54 Fußpunkt
56 Anlagefläche
58 Hinterschneidung
60 Kraft-Weg-Hysterese (Stand der Technik)
62 Kraft-Weg-Hysterese (gemäß Erfindung)