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Diese
Erfindung betrifft Stangen zur Begrenzung der relativen Bewegungen
zwischen einem ersten und einem zweiten starren Element im Wesentlichen
in einer Längsrichtung.
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Die
Stangen der betreffenden Art sind beispielsweise dazu bestimmt,
die Karosserien von Fahrzeugen einerseits und die Verbrennungsmotoren,
insbesondere (aber nicht ausschließlich) die Motoren mit Pendelaufhängung, der
betreffenden Fahrzeuge andererseits miteinander zu verbinden. Sie sind
dergestalt angebracht, dass sie im Wesentlichen mit Zug und Druck
in ihrer Längsrichtung
arbeiten.
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Bei
diesen Stangen betrifft die Erfindung insbesondere Stangen mit einem
länglichen
starren Körper,
der sich im Wesentlichen in der Längsrichtung erstreckt und eine
erste und eine zweite Hülse miteinander
verbindet, wobei diese beiden Hülsen dazu
vorgesehen sind, jeweils gelenkig gegenüber den starren Elementen angebracht
zu werden, und jeweils Mittelachsen aufweisen, die parallel zueinander
und senkrecht zur Längsrichtung
verlaufen, wobei dieser Körper
zwei voneinander abgewandte Längsseiten
aufweist, an denen erste bzw. zweite Längs-Außenrippen gebildet sind, die
sich jeweils zwischen den beiden Hülsen erstrecken, wobei der Körper der
Stange ferner mindestens eine erste Querrippe aufweist, die aus:
- – einem
ersten Teil, der die erste Hülse
und die erste Längs-Außenrippe
dergestalt miteinander verbindet, dass eine erste Dreiecksstruktur
mit einem ersten Abschnitt dieser ersten Hülse und einem ersten Abschnitt
der ersten Längs-Außenrippe
entsteht, und
- – einem
zweiten Teil, der die erste Hülse
und die zweite Längs-Außenrippe
dergestalt miteinander verbindet, dass eine zweite Dreiecksstruktur
mit einem zweiten Abschnitt dieser ersten Hülse und einem ersten Abschnitt
der zweiten Längs-Außenrippe
entsteht, besteht.
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In
der Patentschrift GB-A-1 094 950 ist eine Stange dieses Typs beschrieben,
die den Nachteil aufweist, dass sich ihre Hülsen in bestimmten Fällen verformen
können,
indem sie infolge von Zugbelastungen, denen diese Stange ausgesetzt
ist, unrund werden.
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Diese
Erfindung hat insbesondere die Aufgabe, diesen Nachteil zu beseitigen.
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Zu
diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Stange dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und zweite Längs-Außenrippe
jeweils mindestens zwei Teile aufweisen, die divergierend verlaufen,
indem sie sich von der ersten Hülse
bzw. der zweiten Hülse aus
von der Längsrichtung
entfernen und dabei zu dieser Längsrichtung
einen spitzen Winkel von mehr als 10° bilden.
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Durch
diese Anordnungen wird die Festigkeit der Stange gegen Zugbelastungen
deutlich verbessert bzw. kann die Masse der Stange deutlich verringert
werden, um mechanische Leistungen zu erreichen, die den nach dem
bisherigen Stand erzielten Leistungen vergleichbar sind.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Stange
kann ferner optional auf die eine und/oder die andere der folgenden
Anordnungen zurückgegriffen
werden:
- – Die
erste Querrippe ist im Wesentlichen geradlinig.
- – Die
erste Querrippe ist in ihrer Mitte gekrümmt, wobei sie der zweiten
Hülse eine
konkave Seite zuwendet.
- – Der
Körper
weist ferner eine zweite Querrippe auf, bestehend aus:
- – einem
ersten Teil, der die zweite Hülse
und die erste Längs-Außenrippe
dergestalt miteinander verbindet, dass eine dritte Dreiecksstruktur
mit einem ersten Abschnitt dieser zweiten Hülse und einem zweiten Abschnitt
der ersten Längs-Außenrippe
entsteht, und
- – einem
zweiten Teil, der die zweite Hülse
und die zweite Längs-Außenrippe
dergestalt miteinander verbindet, dass eine vierte Dreiecksstruktur
mit einem zweiten Abschnitt dieser zweiten Hülse und einem zweiten Abschnitt
der zweiten Längs-Außenrippe
entsteht.
- – Die
zweite Querrippe ist im Wesentlichen geradlinig.
- – Die
zweite Querrippe ist in ihrer Mitte gekrümmt, wobei sie der ersten Hülse eine
konkave Seite zuwendet.
- – Die
beiden Hülsen
sind durch mindestens eine Längs-Mittelrippe
miteinander verbunden, die zwischen der ersten und der zweiten Längs-Außenrippe
angeordnet ist und mit jeder Querrippe verbunden ist.
- – Die
beiden divergierenden Teile der Längs-Außenrippen vereinen sich im
Bereich der Verbindungsstelle zwischen der jeweiligen Längs-Außenrippe
und der ersten Querrippe.
- – Die
beiden divergierenden Teile der ersten und der zweiten Längs-Außenrippe
werden von den ersten Abschnitten bzw. den zweiten Abschnitten jeder
Längs-Außenrippe
gebildet, wobei diese ersten und zweiten Abschnitte jeder Längs-Außenrippe
miteinander über
einen geradlinigen Teil verbunden sind, der zu der jeweiligen Längs-Außenrippe
gehört.
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Weitere
Merkmale und Vorteile dieser Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten
Beschreibung von zwei ihrer Ausführungsformen
hervor, die als nicht einschränkende
Beispiele anhand der beigefügten
Zeichnungen gelten, wobei
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1 eine
Perspektivansicht einer ersten Stange zeigt, die nicht gemäß der Erfindung
ausgeführt
ist,
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2 eine
Draufsicht einer zweiten Stange zeigt, die nicht gemäß der Erfindung
ausgeführt
ist,
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3 bis 6 analoge
Ansichten zu der von 2 von einer dritten bzw. einer
vierten Stange zeigen, die nicht gemäß der Erfindung ausgeführt sind,
bzw. von einer fünften
bzw. einer sechsten Stange zeigen, die zwei Ausführungsformen der Erfindung
entsprechen.
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Die
Beschreibung der ersten, zweiten, dritten und vierten Stange erfolgt
hier, um die Erfindung besser verständlich zu machen, obwohl diese
Stangen nicht gemäß der Erfindung
ausgeführt
sind.
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Bezugnehmend
auf die 1 bis 6 besteht
die Stange im Wesentlichen aus einem starren Körper 1, der sich entlang
einer Längsachse
X zwischen zwei starren Hülsen 2 und 3 erstreckt,
die dazu vorgesehen sind, mit zwei senkrecht zur Achse X verlaufenden
Schwenkachsen Y, Y' gelenkig
an der Karosserie des Fahrzeugs bzw. am Motor angebracht zu werden.
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Der
Körper 1 und
die Hülsen 2 und 3 sind
aus Metall hergestellt, im Allgemeinen in einem Stück aus Gusseisen
oder aus einer Leichtmetalllegierung geformt, und sie sind symmetrisch
bezogen auf eine Mittelebene P, in der die Achsen X, Y, Y' liegen. Außerdem sind
die Hülsen 2 und 3 mit
der Karosserie und dem Motor im Allgemeinen über Elastomerkörper 4 und 5 verbunden,
die ihrerseits im Inneren der Hülsen 2 und 3 angeordnet
sind und ihrerseits rohrförmige
innere Halterungen 6 und 7 umgeben.
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Der
Körper 1 seinerseits
weist auf alle Fälle zwei
Außenrippen 8, 9 auf,
die sich jeweils im Wesentlichen auf der Längsachse X zwischen zwei entsprechenden
Enden 8a, 8b bzw. 9a, 9b erstrecken, welche
sich an die zwei Hülsen 2 bzw. 3 anschließen, wobei
diese Rippen im Wesentlichen parallel zur obengenannten Mittelebene
P abgeflacht sind.
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Die
Rippen 8 und 9 sind dazu gedacht, unter Zug zu
arbeiten, wenn die Stange zwei entgegengesetzten, auf der Längsachse
X ausgerichteten Kräften
F1, F2 ausgesetzt ist.
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Ferner
weist der Körper 1 in
dem Beispiel von 1 eine weitere Rippe 10 auf,
die sich im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Längsachse
X zwischen den beiden Längs-Außenrippen 8 und 9 erstreckt
und einen Mittelteil 11c hat, der sich an eine der Hülsen, z.
B. an die Hülse 2,
anschließt,
und zwar in deren Bereich 2a, der in der Mittelebene P
liegt.
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Die
genannte Rippe 10 weist ferner zwei Enden 11a, 11b auf,
die sich nahe bei der Hülse 2 an
die genannten Längs-Außenrippen 8 und 9 dergestalt anschließen, dass
sie eine erste Hälfte 10a und
eine zweite Hälfte 10b aufweisen,
die symmetrisch bezogen auf die Mittelebene P sind.
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So
entsteht eine erste Dreiecksstruktur, deren drei Seiten von der
ersten Hälfte 10a der
Rippe 10, von einem Abschnitt 8c der Rippe 8,
der sich zwischen dem Ende 11a der Rippe 10 und
dem Ende 8a der Rippe 8 erstreckt, und dem Abschnitt
der Hülse 2, der
sich zwischen deren Bereich 2a und dem Ende 8a der
Rippe 8 erstreckt, gebildet werden.
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Auf
die gleiche Weise wird ein zweite Dreiecksstruktur geformt, deren
drei Seiten von der zweiten Hälfte 10b der
Rippe 10, einem Abschnitt 9c der Rippe 9,
der sich zwischen dem Ende 11b der Rippe 10 und
dem Ende 9a der Rippe 9 erstreckt, und dem Abschnitt
der Hülse 2,
der sich zwischen deren Bereich 2a und dem Ende 9a der
Rippe 9 erstreckt, gebildet werden.
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Diese
Rippe 10 stellt in Wirklichkeit eine Querverstärkungsrippe
dar, die durch ihre Ausrichtung und ihre Anordnung in der Nähe bei der
Hülse 2 die
Wirkung hat, dass sie im Falle einer Zugbelastung der Stange, wie
mit Pfeil F2 angedeutet, das Unrundwerden dieser Letzteren auf der
Längesachse
X vorteilhaft begrenzt.
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In 1 ist
die Querrippe 10 in ihrem Mittelteil 11c gekrümmt, so
dass ihre konkave Seite der Hülse 3 zuwendet
ist.
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Die
Hülsen 2 und 3 weisen
ihrerseits einen kreisförmigen
Querschnitt auf, wobei der Durchmesser der Hülse 2 hier größer ist
als der der Hülse 3.
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Die
Stange von 2 entspricht der in 1 dargestellten
und unterscheidet sich von dieser nur dadurch, dass die Stange eine
weitere Rippe 12 aufweist, sie sich im Wesentlichen im
rechten Winkel zu der Längsachse
X zwischen den beiden Längs-Außenrippen 8 und 9 erstreckt,
aber dieses Mal an der Seite der Hülse 3 angebracht ist.
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Wie
die Querrippe 10 weist auch die Rippe 12 einen
in der Mittelebene P liegenden Mittelteil 13c auf, der
sich an die Hülse 3 anschließt.
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Diese
Rippe 12 weist ferner zwei Enden 13a, 13b auf,
die sich nahe bei der Hülse 3 an
die genannten Längs-Außenrippen 8 und 9 dergestalt
anschließen,
dass sie eine erste Hälfte 12a und
eine zweite Hälfte 12b aufweisen,
die symmetrisch bezogen auf die Mittelebene P sind.
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So
entsteht, wie bei der Querrippe 10, eine dritte Dreiecksstruktur,
deren drei Seiten von der ersten Hälfte 12a der Rippe 12,
von einem Abschnitt 8d der Rippe 8, der sich zwischen
dem Ende 13a der Rippe 12 und dem Ende 8b der
Rippe 8 erstreckt, und dem Abschnitt der Hülse 3,
der sich zwischen deren Bereich 3a und dem Ende 8b der
Rippe 8 erstreckt, gebildet werden.
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Auf
die gleiche Weise wird ein vierte Dreiecksstruktur geformt, deren
drei Seiten von der zweiten Hälfte 12b der
Rippe 12, einem Abschnitt 9d der Rippe 9,
der sich zwischen dem Ende 13b der Rippe 12 und
dem Ende 9b der Rippe 9 erstreckt, und dem Abschnitt
der Hülse 3,
der sich zwischen deren Bereich 3a und dem Ende 9b der
Rippe 9 erstreckt, gebildet werden.
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Die
Querrippe 12 ist ferner, wie die Querrippe 10,
in ihrem Mittelteil 13c gekrümmt, so dass ihre konkave Seite
der Hülse 2 zuwendet
ist.
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Diese
Querrippe 12 hat die gleiche Funktion wie die Querrippe 10,
was die Begrenzung eines eventuellen Unrundwerdens der Hülse 3 auf
der Längesachse
X in Folge einer Zugbelastung der Stange, wie mit Pfeil F1 angedeutet,
betrifft.
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Bezugnehmend
auf 3 ist die dargestellte Stange eine Variante der
in 2 dargestellten Stange, bei der die Hülsen 2 und 3 einerseits
den gleichen Querschnitt und andererseits einen rechtwinkeligen Querschnitt
anstelle eines kreisförmigen
Querschnitts haben.
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Die
Querrippen 10 und 12 sind hier nicht mehr in ihrer
Mitte gekrümmt,
sondern sind jeweils im Wesentlichen gerade und im rechten Winkel
zu den Längs-Außenrippen 8 und 9 angeordnet.
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Bezugnehmend
auf 4 entspricht die dargestellte Stange der in 2 dargestellten
Stange und unterscheidet sich von dieser nur dadurch, dass die Stange
mindestens eine weitere Rippe aufweist, z. B. zwei Rippen 14 und 15,
die sich jeweils auf der Längsachse
X zwischen zwei entsprechenden Enden 14a, 14b und 15a, 15b erstrecken,
die sich an die Bereiche 2a bzw. 3a der Hülsen 2 und 3 anschließen. Diese
Rippen 14 und 15 sind ferner symmetrisch zueinander,
bezogen auf die Mittelebene P, sowie parallel zu Letzterer abgeflacht.
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Die
Rippen 14 und 15 stellen auf diese Weise zwei
zusätzliche
Längsverstärkungsrippen
dar, die es gemeinsam mit den Längsrippen 8 und 9 ermöglichen,
die Zugfestigkeit der Stange gemäß dieser
Erfindung vorteilhaft zu verstärken.
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Bezugnehmend
auf 5 entspricht die dargestellte Ausführungsform
der in 4 dargestellten Stange und unterscheidet sich
von dieser nur dadurch, dass die Querrippe 12 weggelassen
wurde und dass die Längsrippen 8 und 9 nicht
mehr gerade sind.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
divergiert der Abschnitt 8c der Längsrippe 8 von der
Hülse 2 aus,
wobei er zu der Mittelebene P einen spitzen Winkel α bildet,
der mehr als 10° beträgt. Mit
diesem Abschnitt 8c vereinigt sich im Bereich des Endes 11a der
Querrippe 10 der übrige
Teil 8e der Längsrippe 8, der
seinerseits von der Hülse 3 aus
divergiert, wobei er zu der Mittelebene P einen spitzen Winkel α bildet, der
mehr als 10° beträgt. In Anbetracht
der Symmetrie, bezogen auf die Mittelebene P, divergieren der Abschnitt 9c und
der übrige
Teil 9e der Längsrippe 9 jeweils
in gleicher Weise wie der Abschnitt 8c und der übrige Teil 8e der
Längsrippe 8.
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In
Anbetracht der Größe der spitzen
Winkel α und β von mehr
als 10° befinden
sich die Enden 11a und 11b der Querrippe 10 eindeutig
außerhalb
des Bereichs, der von einer ersten Tangente T und einer zweiten
Tangente T' umgrenzt
wird, die den beiden Hülsen 2 und 3 gemeinsam
sind. Diese Anordnung der Enden der Querrippe, die es bei den Stangen
des Standes der Technik nicht gibt, hat den Zweck, den Körper 1 der
Stange noch stärker
zu versteifen, so dass das Unrundwerden der Hülsen 2 und 3 verhindert
wird, wenn Letztere einer Zugbelastung ausgesetzt wird.
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Bezugnehmend
auf 6 ist die dargestellte Ausführungsform eine Variante der
in 2 dargestellten Stange, bei der die Hülsen 2 und 3 den
gleichen Querschnitt haben und bei der der erste und der zweite
Abschnitt 8c, 8d der Längsrippe 8 ebenso
wie der erste und der zweite Abschnitt 9c und 9d der Längsrippe 9 von
der Hülse 2 bzw. 3 aus
divergieren, wobei sie jeweils zu der Mittelebene P einen spitzen Winkel α bilden,
der mehr als 10° beträgt, wie
bei der Ausführungsform
von 5. Der übrige
Abschnitt 8f der Längsrippe 8,
der sich zwischen den beiden divergierenden Abschnitten 8c und 8d befindet,
ist geradlinig und im Wesentlichen parallel zu der Mittelebene P.
Das Gleiche gilt für
den übrigen
Abschnitt 9f der Längsrippe 9,
der sich zwischen den beiden divergierenden Abschnitten 9c und 9d befindet.
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Die
Erfahrung lehrt, dass die Steifigkeit der Stangen des Typs, wie
sie in den 1 bis 5 dargestellt
sind, gegen Längsbeanspruchungen
etwa 2 bis 3 Mal so groß ist
wie die der Stangen nach dem Stand der Technik, wenn für diese
Stangen die gleiche Masse unterstellt ist.
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So
wurde bei Stangen mit einer jeweiligen Masse von beispielsweise
235 g beobachtet, dass eine Stange nach dem Stand der Technik bei
der Einwirkung einer Zugkraft von ca. 17 kN beginnt, sich in Längsrichtung
zu verformen, während
eine erfindungsgemäße Stange
bei der Einwirkung einer Zugkraft von ca. 40 kN beginnt, sich in
Längsrichtung
zu verformen.
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Die
erfindungsgemäßen Stangen
können folglich
bei einer ungefähr
um die Hälfte
verringerten Masse hinsichtlich der Steifigkeit und der Zugfestigkeit
die gleichen Leistungen erbringen wie die Stangen nach dem Stand
der Technik. Ihre Kosten werden also dadurch stark verringert.
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Es
versteht sich, dass die Merkmale einer der oben genannten Ausführungsformen
auch mit den Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden
können.