DE3916539A1

DE3916539A1 - Vorrichtung zur weg-/druckuebertragung

Info

Publication number: DE3916539A1
Application number: DE19893916539
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Klose
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1989-05-20
Filing date: 1989-05-20
Publication date: 1990-11-22
Also published as: DE3916539C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Weg-/Druckübertra gung mit den weiteren Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.

Es ist bekannt, Gas (z. B. Luft) oder eine Flüssigkeit (z. B. Hydrau liköl oder Wasser) bei pneumatischen oder hydraulischen Druckübertra gungsvorrichtungen als Druckübertragungsmedium zu verwenden.

Im Hinblick auf den damit unter anderem verbundenen Nachteil, daß durch die Verwendung von Flüssigkeiten und Gasen stets auch mit Leckverlusten gerechnet werden muß, so daß gegebenenfalls eine recht kompliziert auf gebaute Dichtungsstruktur erforderlich ist, wird nach der DE-OS 36 00 140 vorgeschlagen, als Druckübertragungsmedium eine superplastische Le gierung, also ein "Festkörper", zu verwenden.

Damit mag zwar eine Druckübertragungsvorrichtung geschaffen sein, die selbst bei sehr hohen Drücken und Temperaturen funktionstüchtig ist; von Nachteil ist allerdings, daß wegen der Trägheit des Systems keine hohen Arbeitshub-Frequenzen möglich sind. Gerade aber bei Weg-/Druck übertragungen, bei denen kleine Arbeitshübe von hoher Frequenz vonnöten sind, ergeben sich besondere Probleme dahingehend, das System zuver lässig abzudichten.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Weg-/Druckübertragung der bekannten Art in der Weise weiterzubilden, daß sowohl bei hohen Ar beitsdrücken als auch bei Arbeitshüben von hoher Frequenz eine zuver lässige Dichtheit des Systems gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung das weitere Merkmal nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 auf weist.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen so wie der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei spieles, anhand dessen die Erfindung näher erläutert wird.

Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Ausführungsform mit Piezokeramik- Aktuatoren als Krafteinleitungselemente. Selbstverständlich wäre auch die Verwendung konventioneller (Nocken, Exzenter usw.) oder magneto striktiver Krafteinleitungselemente denkbar.

Hierzu ist zunächst ein Gehäuse 1 vorgesehen, in das in jeweils gegen überliegende Seiten Aufnahmebohrungen 2 eingebracht sind, die zueinan der fluchtend ausgerichtet sind und dabei der Aufnahme von Aktuator- Säulen 3 dienen. Diese bestehen aus einzelnen piezokeramischen Elemen ten, die in der Weise übereinandergeschichtet sind, daß dadurch die als Elongator wirkenden Säulen gebildet werden. Jede Aktuator-Säule 3 ist über hier nicht weiter dargestellte Anschlußleitungen mit einer Span nungsquelle verbunden. Werden nun unter Zuhilfenahme einer Steuerein heit entsprechende Steuersignale (elektrische Spannungen entsprechender Größenordnung und Frequenz) in die einzelnen piezokeramischen Elemente eingeleitet, so bewirkt dies eine Dickenänderung derselben, die sich zu einer Gesamt-Dickenänderung bzw. Höhenänderung der Aktuator-Säule 3 aufsummiert. Somit wird der piezoelektrische Effekt in seiner Umkehrung genutzt.

Auf diese Weise lassen sich sehr hohe Hubfrequenzen erzielen. Den endseitigen Abschluß einer jeden Aufnahmebohrung 2 bildet ein Ver schlußelement 4, auf dem sich wiederum die Aktuator-Säule 3 abstützt und das auch geeignete Spannmittel (z. B. Tellerfedern) enthalten kann, über die die Aktuator-Säule 3 unter Druck-Vorspannung setzbar ist.

Die jeweils gegenüberliegende Seite einer jeden Aktuator-Säule 3 beauf schlagt einen Zylinderkolben 5, der in eine an die Aufnahmebohrung 2 sich anschließende und im Querschnitt etwas kleiner gehaltene Zylinder bohrung 6 eingepaßt ist. Beide Zylinderkolben 5 können im Übergang zu ihrer vorderen Stirnfläche angefast sein und bilden mit diesen Flächen im wesentlichen einen geschlossenen Raum, in den ein als Druckübertra gungsmedium dienender Elastomer 7 eingesetzt ist.

Dafür käme beispielsweise ein Naturkautschuk (Handelsname: SMR) mit folgenden Eigenschaften in Frage:

Shore A-Härte:
40-50
E-Modul:	1,8 MPa
Zerreißfestigkeit:	28 ^N/mm²
Zugdehnung:	bis 600%
Temperaturbeständigkeit:	Kurzzeit -50°C bis +120°C
	Langzeit -30°C bis +80°C

Weiterhin wäre die Verwendung von in den Eigenschaften entsprechend an gepaßten Werkstoffen, wie Polyurethan, Styrol-Butadien-Kautschuk, Sili kon-Kautschuk oder Fluor-Kautschuk denkbar.

Der als Weg-/Druckübertragungsmedium eingesetzte Werkstoff ist im we sentlichen inkompressibel und insoweit mit den gängigen Hydraulikflüs sigkeiten vergleichbar.

Der geschlossene Raum, in den der Elastomer 7 eingesetzt ist, wird wei terhin durch einen rechtwinklig zur gemeinsamen Längsachse 8 der Aktua tor-Säulen 3 gerichteten und in einer Bohrung 9 des Gehäuses 1 geführ ten Stellkolben 10 begrenzt. Dieser wirkt unmittelbar auf einen Steh bolzen 13, dessen oberes Ende mit einem Gewinde 14 versehen ist. Daran greift ein hier nicht dargestelltes Funktionsteil an, welches den ein geleiteten Arbeitshub in geeigneter Weise verwertet.

Das untere Ende des Stehbolzens 13 ist von einer Hülse 15 aus elasti schem Material umfaßt, welche wiederum in eine Buchse 16 eingesetzt ist, die in das Gehäuse 1 eingepreßt ist. Die Relativbeweglichkeit zwischen Gehäuse 1 und Stehbolzen 13 ist durch die elastische Hülse 15 sichergestellt.

Werden nun entsprechende Arbeitshübe über die Aktuator-Säulen 3 und die Zylinderkolben 5 auf den Elastomer 7 eingeleitet, so wird dieser auf grund seiner Inkompressibilität den Stellkolben 10 nach oben drücken. Der Stellweg hängt dabei von den jeweiligen Querschnittsverhältnissen von Zylinderkolben 5 bzw. Stellkolben 10 ab. Kolbendichtungen sind auf grund des hier zur Verwendung kommenden Weg-/Druckübertragungsmediums nicht erforderlich.

Im Ausführungsbeispiel ist der Elastomer 7 als vorgeformtes Bauteil in das Gehäuse 1 eingesetzt. Denkbar wäre aber auch, dem Elastomer erst in dem geschlossenen Raum, in dem er wirken soll, seine endgültige Form zu geben, d. h., diesen durch ein Spritzgußverfahren dort einzubringen.

Damit könnte unter anderem erreicht werden, daß er in geeigneter Weise beispielsweise an Gehäusewände anvulkanisiert. Das Gehäuse könnte dabei natürlich jede beliebige Form haben. Damit wäre in jedem Falle sicher gestellt, daß das jeweils verwendete Weg-/Druckübertragungsmedium nicht in den Spalt zwischen einem Zylinderkolben und einer Zylinderbohrung gelangen kann. Insoweit wäre man auch bei der Gestaltung dieser Bau teile wesentlich freier.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Weg-/Druckübertragung ist prak tisch verschleiß- und wartungsfrei und für eine Vielzahl von Anwen dungsfällen geeignet, bei denen es darauf ankommt, hohe Drücke mit re lativ hohen Hubfrequenzen bei ggf. relativ kleinem Hub zu übertragen.

Einer der Anwendungsfälle wäre beispielsweise eine schwingungsdämpfende und schwingungskompensierende Lageranordnung für einen in einem Kraft fahrzeug angeordneten und dort gelagerten schwingenden Körper, bei spielsweise Verbrennungsmotor, wobei mit der erfindungsgemäßen Vor richtung eine Kompensation von durch den schwingenden Körper hervorge rufenen Störschwingungen bewirkt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zur Weg-/Druckübertragung mit einem als Festkörper ausgebildeten Druckübertragungsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungsmedium ein Elastomer (7) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomer (7) als vorgeformtes Bauteil ausgeführt und in einen ge schlossenen Raum, in dem er wirken soll, eingesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomer (7) ein Spritzgußteil ist, dessen Kontur sich beim Ein bringen desselben in einen geschlossenen Raum, in dem er wirken soll, ergibt (Spritzgußverfahren).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomer (7) an die Umfassungswände des geschlossenen Raumes an vulkanisiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomer (7) ein Naturkautschuk (Handelsname: SMR) mit folgenden Eigenschaften ist: Shore A-Härte: 40-50 E-Modul: 1,8 MPa Zerreißfestigkeit: 28^N/mm² Zugdehnung: bis 600% Temperaturbeständigkeit: Kurzzeit -50°C bis +120°C Langzeit -30°C bis +80°C

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomer (7) von Zylinderkolben (5) beaufschlagt wird, denen als Hub- bzw. Krafteinleitungselemente den piezoelektrischen Effekt in seiner Umkehrung nutzende Bauteile (Aktuator-Säulen 3) zugeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der den Elastomer (7) enthaltende geschlossene Raum im wesntlichen von einander diametral gegenüberliegend angeordneten und ihn beaufschlagenden Zylinderkolben (5) sowie einem den Arheitshub übertragenden Stellkolben (10) gebildet wird.