DE69200911T2

DE69200911T2 - Elastische Abstützungsvorrichtung mit nicht-linearen elastischen Eigenschaften.

Info

Publication number: DE69200911T2
Application number: DE69200911T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Ciolczyk; Jean-Michel Simon
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1991-09-02
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2012-08-29
Also published as: DE69200911D1; FR2680846A1; JPH05223137A; US5271595A; EP0531193A1; FR2680846B1; EP0531193B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Abstützungvorrichtung mit nicht-linearen elastischen Eingeschaften.
Mit dem Ausdruck "nicht-lineare elastische Eigenschaften" ist gemeint, daß sich die Steifigkeit der Vorrichtung mit der Belastung, unter der sie steht, ändern können soll. Insbesondere sollen unterschiedliche Steifigkeiten in verschiedenen, genau bestimmten Funktionsbereichen vorgesehen werden. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-A-1 505 498 bekannt.
Wenn es sich beispielsweise um eine elastische Vorrichtung für die Aufhängung eines Auspuffstutzens eines Fahrzeuges handelt, soll die Kurve, die die Zugkräfte F in Abhängigkeit von den senkrechten Verschiebungen d des Rohres zeigt, im Idealfall der Kurve entsprechen, die auf Fig. 1 dargestellt ist. Im Bereich des "Normalbetriebes" III, der sich auf beiden Seiten des Ruhepunktes R entsprechend der Nennlast CN bei einer Ruhestellung xo des Stutzens erstreckt, soll die Steifigkeit gering sein (schwache Neigung der Kurve F = f (d), um die Schwingungen des Stutzens zu dämpfen und diese nur minimal auf das Chassis des Fahrzeuges zu übertragen. Wenn im Gegensatz dazu die Zugkraft nach unten ansteigt, beispielsweise als Folge großer Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, muß die Steifigkeit der Vorrichtung schlagartig viel größer werden, um die Verschiebungen des Stutzen nach unten zu begrenzen und zu verhindern, daß der Stutzen beispielsweise auf die Straße aufprallt. Dies ist in dem Abschnitt IV der graphischen Darstellung dargestellt, auf der man sieht, daß die Neigung der Kurve schlagartig ansteigt.
Die Neigung muß auch in den Abschnitten I und II, die dem Bereich III vorangehen, aus dem gleichen Grund viel größer sein, nämlich, um die Schwingungen des Auspuffrohres nach oben zu begrenzen und um eine maximale Amplitude x&sub1;-x&sub2; der Verschiebungen zu erhalten, die unter Berücksichtigung des relativ begrenzten Raumes, der zwischen dem Boden des Chassis des Fahrzeuges und der Fahrbahn vorgesehen ist, zulässig ist. Die Tatsache, daß der Abschnitt I-II sich auf beiden Seiten des Punktes 0 erstreckt, zeigt auch die Notwendigkeit, eine ansteigende Vorspannung in senkrechter Richtung zu erhalten, um das Gewicht des Rohres auch ohne übermäßige Schwingung zu kompensieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische Abstützvorrichtung, insbesondere eine Aufhängung so auszubilden, daß sie die beschriebenen Merkmale in einfachster Weise aufweist. Die Vorrichtung soll bei geringem Kostenaufwand insbesondere leicht serienmäßig herstellbar sein.
Ausgehend von einer elastischen Abstützvorrichtung der eingangs beschriebenen Art, die aus einem Körper aus elastischem Material besteht, das mit zwei Organen zur Verbinduhg mit einerseits einer Abstützung und andererseits mit einer abzustützenden Masse versehen ist, wobei eine elastische Verbindung zwischen den beiden Organen durch zwei relativ starre Arme des Körpers sichergestellt wird, die somit parallel wirken und miteinander über wenigstens eine elastische Querstrebe verbunden sind, besteht die Erfindung darin, daß die Querstrebe auf Zug vorgespannt ist und einknicken kann, wenn die zwischen den Verbindungsorganen auftretenden Kräfte einen vorgegebenen Wert erreichen, wobei die beim Einknicken auftretende Deformation der Querstrebe oder -streben durch ein Anschlagsystem mit einer verhältnismäßig großen Steifigkeit angehalten wird.
Die Funktion einer derartigen Vorrichtung, ebenso wie ein Ausführungsbeispiel mit Varianten, auf die die Erfindung nicht beschränkt ist, wird im folgenden anhand weiterer Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Prinzips der Vorrichtung,
Fig. 3 eine erste Ausführungsform im Schnitt,
Fig. 4 und 5 abgeänderte Ausführungsformen,
Fig. 6 schematisch eine Querstrebe mit Endverstärkungen und
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Querstrebe in Form einer elastischen Klammer.
Auf Fig. 2 sowie den anderen Figuren sind, soweit erforderlich, mit 6a und 6b, die Verbindungsorgane der Vorrichtung einerseits mit einer Stütze 7, beispielsweise dem Chassis eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und andererseits mit einer aufgehängten Masse, beispielsweise dem Auspuffstutzen des Fahrzeuges, bezeichnet, der in einfacher Weise durch einen Pfeil F dargestellt ist, der die Kraft (Gewicht und Trägheit) verkörpert, die durch die aufgehängte Masse ausgeübt wird.
Die Verbindungsorgane 6a, 6b sind miteinander über zwei relativ starre Zugarme 8 und 9 verbunden, die folglich parallel angeordnet sind. Die beiden Arme sind miteinander praktisch in Höhe ihrer mittleren Abschnitte über eine elastische auf Zug vorgespannte Querstrebe 2 verbunden; diese Querstrebe ist so ausgelegt, daß sie knickt, wenn die Kräfte - im vorliegenden Fall Zugkräfte - die zwischen den Zugorganen 6a und 6b auftreten, den vorgegebenen erreichen, der auf Fig. 1 mit x&sub3; gekennzeichnet ist.
Durch eine Vorbiegung, mit der die Querstrebe 2 versehen ist, kann man erreichen, daß diese sich nur zu einer einzigen Seite biegt, derart, daß sie dann schlagartig zur Anlage an einem elastischen Anschlag mit großer Steifigkeit kommt, der schematisch auf Fig. 2 dargestellt und mit 5 bezeichnet ist.
Eine derartige Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Um den Punkt CN (Fig. 1) setzt die Querstrebe 2 den Druckkräften, die zwischen den Enden auftreten, einen verhältnismäßig geringen elastischen Widerstand entgegen. Dies führt dazu, daß das System zwischen den Organen 6a und 6b die verhältnismäßig geringe gewünschte Steifigkeit in der Zone III der Fig. 1 aufweist. Man erhält damit den Bereich im "Normalbetrieb" mit geringer Steifigkeit III auf beiden Seiten des Ruhepunktes R. Wenn dagegen die Zugkräfte F, die zwischen den Verbindungsorganen 6a und 6b auftreten, den vorgegebenen Wert x&sub3; erreichen, erreichen die Druckkräfte, die an den Enden der Querstrebe 2 auftreten, ebenfalls einen Grenzwert und diese Querstrebe knickt, wobei ihr mittlerer Bereich schlagartig gegen den elastischen Anschlag 5 mit großer Steifigkeit anschlägt. Dies führt zu der großen Steifigkeit im Bereich der Zone IV.
Was die Zugvorspannung der Querstrebe 2 anbelangt, ist vorgesehen, daß sie es ermöglicht, die Zonen oder Abschnitte mit großer Steifigkeit I und II der graphischen Darstellung der Fig. 1 zu erhalten, da es sich dank dieser empfiehlt, die Vorrichtung einer Zugkraft /CN/+/F1/ zu unterwerfen, die dem Gewicht des Auspuffstutzens entspricht, bevor die Vorrichtung auf den Betriebspunkt R gebracht wird.
Bei der auf Fig. 3 dargestellten Ausführungsform bestehen die Verbindungsteile 6a und 6b aus Stahlhaken, die in geeigneter Weise, beispielsweise mit dem Chassis und dem Auspuffstutzen eines Fahrzeuges verbunden sind. Diese Teile durchqueren Löcher, die in den Verbindungsabschnitten der beiden parallel miteinander verbundenen Arme 8 und 9 eines Körpers aus elastischem Material oder dergleichen vorgesehen sind. Der Körper 1 hat die Form einer Platte und kann in einfacher Weise durch Extrusion eines elastomeren Materials und Abtrennen und damit serienmäßig bei geringen Kosten hergestellt werden.
Der Körper 1 enthält eine gebogene Querstrebe 2, deren Konvexität nach oben gerichtet ist und die aus einem Stück mit den Armen 8 und 9 besteht. Sie enthält ein Lager in Form eines gebogenen Schlitzes 3, in den eine Feder 4 aus Metall (oder einem züsammengesetzten Material) eingesetzt ist. Im Prinzip soll diese Feder aus dem oben angegebenen Grund eine Zugvorspannung zwischen den mittleren Bereichen der Arme 8 und 9 erzeugen. Sie besitzt daher eine gebogene Form, so daß sie durch Biegen (unter Vergrößerung der Durchbiegung) in das Lager 4 eingesetzt werden kann. Um diesen Arbeitsgang zu erleichtern, kann man, wie auf Fig. 6 dargestellt, Verstärkungen 4' in die aufgerollten Enden der Feder einschieben, so daß das Durchbiegen, Einsetzen und die Halterung der Feder in dem Lager erleichtert wird.
Zurückkommend auf Fig. 3 sieht man, daß in die Arme des Körpers 1 aus elastomerem Material auch eine ringförmige Verstärkung 10 aus einem Gewebe (Nylon, Glasfasern...) eingefügt ist, die die Verbindungsorgane 6a und 6b umgibt und damit den Zugwiderstand der elastischen Arme 8 und 9 vergrößert. Schließlich besteht der Anschlag 5, von dem oben bereits die Rede war, bei dem dargestellten Ausführungbeispiel aus einer Verdickung des Körpers 1, die unterhalb der Durchgangsöffnung für das Verbindungsorgan 6a liegt. Infolge der konvexen Biegung nach oben kann die Querstrebe 2 nur zur Seite des Anschlages 5 knicken, wodurch die Zone mit hoher Steifigkeit, die auf Fig. 1 mit 4 bezeichnet ist, geschaffen wird.
Aus dem Teilschnitt der Fig. 4 ergibt sich auch die Möglichkeit, einen Querträger 2 zu benutzen, der aus zwei Armen 2a und 2b besteht, die im Abstand voneinander angeordnet sind und durch Gewebe 11 verstärkt sind.
Die auf Fig. 5 dargestellte abgeänderte Ausführungsform zeigt ebenfalls die Möglichkeit, in dem mittleren Teil des Körpers 1 aus elastomerem Material ein rohrförmiges Verstärkungsorgan 12, beispielsweise aus einem zusammengesetzten Material anzuordnen, das ebenfalls unter der Einwirkung von Druckkräften knicken kann, die in Querrichtung auf den Körper 1 einwirken, wenn die Zugkräfte, die zwischen den Verbindungsorganen 6a und 6b auftreten, den vorgegebenen Wert x&sub3; erreichen.
Schließlich zeigt Fig. 7 die Möglichkeit, die gebogene Feder 4 durch einen metallischen und elastischen Bügel 13 zu ersetzen, dessen Enden 13' in entsprechende Löcher eingreifen, die den Körper 1 durchqueren, wobei der Bügel ebenfalls so ausgebildet werden kann, daß er die gewünschte Zugvorspannung auf den Körper 1 ausübt.

Claims

1. Elastische Abstützvorrichtung mit nicht-linearen elastischen Eigenschaften, die aus einem Körper (1) aus elastischem Material besteht, das mit zwei Organen (6a, 6b) zur Verbindung mit einerseits einer Abstützung (7) und andererseits mit einer abzustützenden Masse (F) versehen ist, wobei eine elastische Verbindung zwischen den beiden Organen (6a, 6b) durch zwei relativ starre Arme (8, 9) des Körpers (1) sichergestellt wird, die somit parallel wirken und miteinander über wenigstens eine elastische Querstrebe (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (2) auf Zug vorgespannt ist und einknicken kann, wenn die zwischen den Verbindungsorganen (6a, 6b) auftretenden Kräfte einen vorgegebenen Wert (x&sub3;) erreichen, wobei die beim Einknicken auftretende Deformation der Querstrebe oder -streben (2) durch ein Anschlagsystem mit einer verhältnismäßig großen Steifigkeit angehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (2) gekrümmt ist, wobei ihre Konvexität auf das Anschlagsystem (5) gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe (2) einen Sitz (3) für eine Metallfeder (4) oder dergleichen enthält, die auf Zug vorgespannt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Verstärkungen (4') enthält, die an rund gebogenen Enden der Feder (4) angreifen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe aus zwei Trägern (2a, 2b) besteht, die im Abstand voneinander angeordnet und verstärkt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe aus einem rohrförmigen Teil (12) besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrebe einen elastischen Bügel (13) enthält.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Armen (8, 9) des Körpers (1) aus elastischem Material eine ringförmige Verstärkung (10) eingeschlossen ist, die die Verbindungsorgane (6a, 6b) umschließt.