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Die Erfindung betrifft eine Kopplungsstange zur
Verbindung von zwei Bauteilen, mit einer ersten Aufnahme zum Verbinden
mit dem einen Bauteil und einer zweiten Aufnahme zum Verbinden mit
dem anderen Bauteil.
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Derartige Kopplungsstangen können in
verschiedensten technischen Bereichen zur Anwendung kommen. Insbesondere
im Kraftfahrzeugbau können Kopplungsstangen
zur Verbindung eines Motors und/oder eines Getriebes mit einem Chassis
dienen.
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Es ist bekannt, derartige Kopplungsstangen als
massive Guss- oder Schmiedeteile zu fertigen. Solche Massivteile
weisen eine vergleichsweise stark ausgeprägte Schwingungsübertragungseigenschaft
auf, so dass bei der Verwendung zur Halterung eines Motors oder
eines Getriebes die dort entstehenden mechanischen Schwingungen
durch die Massivteile an das Chassis übertragen werden. Aus diesem
Grunde können
die bekannten Kopplungsstangen aufwändige zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen notwendig machen. Darüber hinaus
sind die bekannten Massivteile vergleichsweise schwer und material-
und herstellungskostenintensiv.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Kopplungsstange anzugeben, die bei einer verminderten Schwingungsübertragsungseigenschaft besonders
wirtschaftlich gefertigt werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Kopplungsstange mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen sind
in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Kopplungsstange ist
dadurch gekennzeichnet, dass diese als ein Hohlkörper aus Schalenelementen ausgebildet
ist, welche aus Blech geformt sind.
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Ein Grundgedanke der Erfindung liegt
darin, die Kopplungsstange nicht massiv sondern als Hohlkörper auszubilden.
In seinem Inneren ist ein Freiraum vorgesehen, welcher mit Luft
oder einem anderen schwingungsminderndem Material gefüllt ist.
Verglichen mit den bekannten Massivteilen weist ein erfindungsgemäßer Hohlkörper erheblich
reduzierte Schwingungsübertragungsseigenschaften
auf. Darüber
hinaus ist ein erfindungsgemäßer Hohlkörper besonders
leicht und mit vergleichsweise geringem Materialaufwand herstellbar
und kann dabei sehr formstabil wie ein massives Guss- oder Schmiedeteil
ausgeführt
werden. Zudem kann eine erfindungsgemäße Kopplungsstange besonders
wirtschaftlich in einem Kaltumformverfahren aus einem Blech hergestellt werden,
dessen Festigkeit durch Kaltverfestigung beim Umformen zusätzlich gesteigert
wird.
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Grundsätzlich ist es möglich, eine
Kopplungsstange aus einer beliebigen Anzahl von Schalenelementen
zu fertigen. Eine besonders geeignete Weiterbildung der Erfindung
besteht jedoch darin, dass die Schalenelemente als Halbschalen ausgeformt
sind. In diesem Fall sind lediglich zwei Schalenelemente zur Fertigung
der Kopplungsstange erforderlich. Gleichzeitig weisen Kopplungsstangen
mit genau zwei Halbschalen eine besonders hohe mechanische Festigkeit
auf. Die Festigkeit der Kopplungsstange kann in bevorzugter Weise
weiter dadurch gesteigert werden, dass die beiden Halbschalen der
Kopplungsstange spiegelsymmetrisch insbesondere bezüglich einer
Stoßfläche der
beiden Schalenelemente ausgebildet sind.
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Es ist nach der Erfindung besonders
zweckmäßig, dass
die Halbschalen gleich ausgebildet sind. Hierdurch kann die Zahl
der Fertigungsschritte verringert werden und eine Kopplungsstange
besonders kostengünstig
hergestellt werden.
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Eine besonders formstabile Kopplungsstange
kann erfindungsgemäß dadurch
erhalten werden, dass die Schalenelemente fest miteinander verbunden,
insbesondere verschweißt
sind. Die feste Verbindung kann aber selbstverständlich auch mittels jeder anderen
geeigneten Verbindungsmethode, beispielsweise Verschrauben, Verpressen
oder Vernieten, erfolgen. Bevorzugterweise besteht die feste Verbindung
der Schalenelemente miteinander an Stoßstellen, die an einem Außenumfang
der Schalenelemente angeordnet sind. Eine Verschweißung kann
punktuell oder umlaufend ausgeführt
sein. Alternativ oder zusätzlich
kann eine feste Verbindung an Stoßstellen vorgesehen sein, die
an den Aufnahmen ausgebildet sind. Zum Verbinden kann es sinnvoll
sein, zwischen den Schalenelementen Distanzelemente vorzusehen,
die vorteilhafterweise an den Aufnahmen angeordnet sind.
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Die Längsachsen der geeigneterweise
mit etwa hülsen-
oder kragenförmigen
Wandungen versehenen Aufnahmen können
grundsätzlich
in jedem beliebigen Winkel zueinander angeordnet werden. Besonders
bevorzugt ist es jedoch, dass die erste Aufnahme und die zweite
Aufnahme parallel zueinander angeordnet sind. Eine parallele Anordnung
der Längsachsen
der Aufnahmen ergibt eine Kopplungsstange, die zur Halterung eines
Motors in einem Chassis besonders gut geeignet ist. Geeigneterweise
kann zumindest eine der Aufnahmen dabei als Durchgangsloch ausgebildet
sein. Ein derartiges Durchgangsloch wird bevorzugterweise durch
zwei Öffnungen gebildet,
die einander gegenüberliegend in
den Schalenelementen angeordnet sind. Geeigneterweise weist dabei
jede der beiden Halbschalen jeweils eine der beiden Öffnungen
auf. Es können
aber auch beide Öffnungen
in demselben Schalenelement ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann
zumindest eine der Aufnahmen als Sackloch ausgebildet sein. Zur
Bildung eines derartigen Sacklochs kann in einem der Schalenelemente
eine Öffnung ohne
gegenüberliegende Öffnung gefertigt
sein. Die Aufnahme kann aber auch als ein Aufnahmebolzen oder in
einer anderen Weise ausgebildet sein.
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Eine besonders große Gestaltungsfreiheit ergibt
sich dadurch, dass die Aufnahmen im Querschnitt rund oder eckig
ausgebildet sind. Runde bzw. zylindrische Aufnahmen sind insbesondere
zur Aufnahme herkömmlicher
Gleitbuchsen oder Wälzlager und
zum Durchgang von Rohren, Achsen oder Wellen geeignet. Besonders
drehfeste Verbindungen lassen sich durch drei-, vier- oder mehreckige
Aufnahmekonturen erreichen.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen durch Einkragungen
in mindestens einem der Schalenelemente gebildet sind. Derartige Einkragungen
mit gerundetem Rand können
beispielsweise durch Tiefziehen hergestellt werden und können das
Einführen
eines aufzunehmenden Teils erheblich erleichtern. Sie sind insbesondere
zur Herstellung einer Presspassung mit dem aufzunehmenden Teil geeignet.
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Grundsätzlich kann die Kopplungsstange aus
getrennt gefertigten Schalenelementen zusammengesetzt sein. Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung liegt darin, dass die Schalenelemente einstückig aus
einem einzigen Blechteil gefertigt sind. Die Schalenelemente können in diesem
Fall einen Verbindungsabschnitt aufweisen, an dem die Schalenelemente
gegeneinander auf Stoß gebogen
werden.
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Grundsätzlich kann die Kopplungsstange
dabei aus einem Material bestehen, welches nach dem Abschluss des
Biegevorgangs ausreichend kaltverfestigt und formstabil ist und
keiner Weiterverarbeitung bedarf. Ein besonders formstabiles Verbindungsteil
kann jedoch dadurch erzielt werden, dass die Schalenelemente auch
an Stoßstellen
fest miteinander verbunden werden, die vom Verbindungsabschnitt
beabstandet sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in zumindest
einer der Aufnahmen ein Lagerelement vorgesehen ist. Bei dem Lagerelement
kann es sich beispielsweise um eine Lagerbuchse oder um ein Wälzlager
handeln. Um eine besonders gute mechanische Schwingungsdämpfung zwischen
den beiden mit der Kopplungsstange zu verbindenden Bauteilen zu
erzielen, ist es bevorzugt, dass das Lagerelement ein bedämpftes Lagerelement,
etwa eine Gummimuffe, ist. Vorteilhafterweise wird das Lagerelement
in die Aufnahme insbesondere unter Ausbildung einer Presspassung
mit zumindest einem der Schalenelemente und bevorzugt mit beiden
Halbschalen eingepresst.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung besteht darin, dass das Lagerelement ein elastisches
Element aufweist, das zwischen zwei koaxial angeordneten Metallhülsen des
Lagerelements angeordnet ist. Ein solches Lagerelement erlaubt eine
besonders gute mechanische Schwinungsdämpfung bei niedrigeren Herstellungskosten. Das
elastische Element kann dabei massiv oder mit Freiräumen und/oder
Gaseinschlüssen,
insbesondere Luftkammern, ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist
das elastische Element ein Gummielement.
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Ein erfindungsgemäßes Motorfahrzeug ist dadurch
gekennzeichnet, dass der Motor mit den Chassis mittels einer erfindungsgemäßen Kopplungsstange
verbunden ist. Eine derartige Verbindung erlaubt eine besonders
gute Schwingungsdämpfung
bei niedrigen Herstellungskosten und geringem Gewicht.
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Eine Herstellungsmöglichkeit
für eine
erfindungsgemäße Kopplungsstange
zur Verbindung von zwei Bauteilen, mit einer ersten Aufnahme zum
Verbinden mit dem einen Bauteil und einer zweiten Aufnahme zum Verbinden
mit dem anderen Bauteil, besteht darin, dass aus Blech Schalenelemente
gefertigt werden, welche unter Bildung eines Hohlkörpers miteinander
verbunden werden. Auf diese Weise kann eine Kopplungsstange besonders
einfach und kostengünstig
geformt werden.
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Besonders geeignet ist es dabei,
dass die Aufnahmen durch Stanzen und Auskragen geformt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es ferner,
dass die Schalenelemente mit einem Verbindungsabschnitt einstückig ausgebildet
werden und dass sie entlang einer Biegeachse an dem Verbindungsabschnitt
gebogen werden, wodurch der Hohlkörper gebildet wird. Geeigneterweise
werden die Schalenelemente alternativ oder zusätzlich an Stoßstellen
fest miteinander verbunden.
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Darüber hinaus ist es besonders
vorteilhaft, dass das Stanzen und/oder das Auskragen der Aufnahmen,
das Ausformen der Schalenelemente und/oder das Biegen auf einer
Presse ausgeführt werden.
Die entsprechenden Verfahrensschritte können dabei mittels eines geeigneten
Werkzeuges, beispielsweise eines Transferwerkzeuges, eines Folgeverbundwerkzeugs
auf einer Presse in mehreren Stufen nacheinander oder in einer einzigen
Anordnung in einem Gesamtverbundwerkzeug ausgeführt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht einer Kopplungsstange gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf die Kopplungstange von 1;
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3 ein
bedämpftes
Lagerelement zur Aufnahme in zumindest einer der Aufnahmen einer
erfindungsgemäßen Kopplungsstange;
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4a ein
Verfahrensschritt bei einer ersten Herstellungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Kopplungsstange;
und
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4b ein
Verfahrensschritt bei einer zweiten Herstellungsmöglichkeit
einer erfindungsgemäßen Kopplungsstange.
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Die 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Kopplungsstange 10. Die
länglich
ausgebildete Kopplungsstange 10 weist endseitig einerseits
eine erste Aufnahme 21 und andererseits eine zweite Aufnahme 22 auf.
Sowohl die erste Aufnahme 21 als auch die zweite Aufnahme 22 haben
einen kreisförmigen
Querschnitt, dessen Zentrum auf einer Längsachse der Kopplungsstange 10 angeordnet
ist. Im Bereich zwischen den Aufnahmen 21, 22 ist
die Kopplungsstange 10 sowohl in ihrer Höhe (1) als auch in ihrer Breite
(2) tailliert ausgeführt. Im
Bereich der durchmessergrößeren Aufnahme 22 ist
die Kopplungsstange 10 sowohl breiter als auch höher ausgebildet
als im Bereich der durchmesserkleineren Aufnahme 21.
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Die Kopplungsstange 10 ist
als ein Hohlkörper
ausgebildet, der sich aus zwei Schalenelementen 11, 12 zusammensetzt,
welche aus einem Blech geformt sind. In dem dargestellen Ausführungsbeispiel sind
die Schalenelemente 11, 12 als identische Halbschalen
ausgeformt. Die beiden Schalenelemente 11, 12 sind
entlang einer Stoßfläche 8,
die beide Schalenelemente 11, 12 außenumfangsseitig
vollständig
umläuft,
miteinander verschweißt.
Die Stoßfläche 8 wird
dabei durch die Stirnflächen
der Bleche der Schalenelemente 11, 12 gebildet.
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Zur Bildung der ersten Aufnahme 21 weist das
erste Schalenelement 11 eine Öffnung 31 und das
zweite Schalenelement 12 eine Öffnung 31' auf, wobei
die Öffnungen 31, 31' in
Längsrichtung
der ersten Aufnahme 21 einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Analog sind zur Bildung der zweite Aufnahme 22 in den Schalenelementen 11, 12 einander gegenüberliegende Öffnungen 32 bzw. 32' ausgebildet.
Die Öffnungen 31, 31', 32, 32' sind
jeweils mit einem Kragen ausformt, der in den Innenraum des Hohlkörpers verläuft und
eine Einkragung bildet. Sowohl die Einkragungen der Öffnungen 31, 31' als auch
die Einkragungen der Öffnungen 32, 32' liegen einander
gegenüber
und bilden in etwa zylinderförmige
Wandungen der Aufnahmen 21 bzw. 22. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind die Einkragungen der Öffnungen 31, 31' bzw. 31, 32' beabstandet
angeordnet. Grundsätzlich
können
diese aber auch auf Stoß aneinander
anliegen und fest miteinander verbunden sein oder mittels eines
eingelegten Distanzringes verbunden werden.
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Neben den Aufnahmen 21, 22 sind
im ersten Schalenelement 11 und im zweiten Schalenelement 12 im
Querschnitt kreisförmige
und einander gegenüberliegende
Ausnehmungen 38 bzw. 38' angeordnet, die ebenfalls
auf der Längsachse
der Kopplungsstange 10 zentriert sind.
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Die 3 zeigt
ein bedämpftes
Lagerelement 40 zum Einpressen in eine der Aufnahmen 21, 22.
Das Lagerelement 40 weist eine äußere Hülse auf, die als äußere Metallhülse 45 ausgebildet
ist und die in die Aufnahmen 21, 22 der Kopplungsstange 10 einpressbar
ist. Koaxial zur äußeren Metallhülse 45 ist
eine durchmesserkleinere zweite Hülse angeordnet, die ebenfalls
als Metallhülse 41 zum
Verbinden etwa mit einem Bolzen am Motor oder Getriebe ausgebildet
ist. Zwischen der äußeren Metallhülse 45 und
der inneren Metallhülse 41 ist
schlüssig
ein in etwa zylinderförmiges,
elastisches Element 43 zur weiteren Schwingungsdämpfung angeordnet.
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Die 4a und 4b illustrieren zwei unterschiedliche
Herstellungsmöglichkeiten
einer erfindungsgemäßen Kopplungsstange.
Während
gemäß 4a die Kopplungsstange aus
zwei getrennten Schalenelementen 11, 12 zusammengesetzt
wird, sind die Schalenelemente 11, 12 gemäß 4b einstückig gefertigt und stehen über ein
Verbindungselement 50 miteinander in Verbindung. Bei der
Herstellung der Kopplungsstange 10 werden die beiden als Halbschalen
ausgebildeten Schalenelemente 11, 12 um eine Biegeachse
am Verbindungselement 50 in Pfeilrichtung gebogen, bis
sich diese berühren
und an der Stoßfläche 8 miteinander
verbunden werden.