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Zweiteilige, zwischen zwei Wellengelenken einer Kardanwelle eingebaute drehela- stische Wellenverbindung, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine zweiteilige, zwischen zwei Wellengelenken einer Kardanwelle eingebaute drehelastische Wellenverbindung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer in eine Hohlwelle eingeschobenen Kernwelle und mit einem zwischengeschalteten elastischen Mittel.
Um bei drehelastischen Antrieben, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der Forderung nach einer gro- ssen Drehelastizität bei möglichst geringem Gewicht und Platzbedarf gerecht zu werden, hat man vorgeschlagen, das drehelastische Element bei Antrieben, die sowohl drehelastisch sind als auch eine Parallel-und eine Winkelverschiebung der Antriebsglieder gestatten, zwischen die Gelenke einer Kardanwelle zu legen. Dies wird dadurch erreicht, dass die zwischen den beiden Gelenken des Antriebes vorhandene Welle drehelastisch ausgebildet ist und z. B. aus einer Kernwelle und einer Hohlwelle besteht, die ineinandergeschoben sind, und zwischen denen sich ein elastisches Element, beispielsweise aus Gummi, befindet.
Hiebei werden die elastischen Elemente, um einen guten Halt zu erzielen, z. B. mit Vorspannung zwischen die Wellenteile eingeführt, so dass sie auf diese Weise das durch die Welle gehende Drehmoment an den Mantelflächen der Kernwelle und der Hohlwelle durch Haftreibung übertragen.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass nur eine begrenzte Zentrierung vorhanden ist und demnach eine einwandfreie Führung auf der ganzen Länge der Lagerung, die bei den heute verwendeten Drehzahlen unbedingt erforderlich ist, fehlt, um Biegungsschwingungen der Kardanwellen zu verhindern. Bei gleichen Drehkräften wür- den bei gleicher Belastung des Gummis wesentlich grössere Dimensionen und damit Gewichte erforderlich sein, da die Belastung nur an den Mantelflächen übertragen wird, so dass zur Beherrschung der auftretenden Drehmomente grössere Dimensionen in Kauf genommen werden müssen, da jeweils nur die innere Mantelfläche voll ausgenutzt werden kann.
Demgegenüber bietet die Anordnung nach der Erfindung durch die Verlegung der Zentrierung in die Hohlwelle die Möglichkeit, die Büchse gleichzeitig als Mitnehmer für axial aufgeteilte elastische Körper zu verwenden und eine stirnseitige Kraftübertragung durch die angeordneten Metallringscheiben über die einzelnen elastischen Ele- mente zu erreichen, wodurch bei viel kleineren Dimensionen eine im Verhältnis gleiche Kraft übertragen werden kann. Die Zentrierung auf ganzer Länge kann beispielsweise dadurch erreicht sein, dass der eine Wellenteil als Kernwelle in die Hohlwelle des andern Wellenteils eingeschoben ist, wobei die somit auf ganzer Länge geführte Kernwelle mit Keilprofil versehen ist.
Demgemäss ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Kernwelle auf ganzer Länge in der Hohlwelle geführt ist und mittels einer kon- zentrisch die Hohlwelle umfassenden, au der Einführungsseite mit der Kernwelle verbundenen Büchse das elastische Element aufnimmt, welches einerseits mit der Hohlwelle und anderseits mit der Büchse verbunden ist.
Das elastische Element kann z. B. aus einer Hülse aus Kautschuk bestehen, an welche die beiden konzentrisch übereinander greifenden Wellenteile anvulkanisiert sind, wobei die mit der Büchse verbundene Kernwelle auf ganzer Länge in der Hohlwelle zentrisch geführt ist. Das Element kann aber auch aus mehreren konzentrisch ineinander angeordneten Hülsen aus Kautschuk bestehen, um eine doppelte bzw. mehrfache Beaufschlagung zu erzielen, um grössere Drehkräfte übertragen zu können, wobei diese Kautschukhülsen durch Metallhülsen getrennt werden, mit denen sie z. B. durch Vulkanisation verbunden sind. Hiebei ist die mit der Büchse verbundene Kernwelle in der mit der Büchse verbundenen Hohlwelle zentrisch auf ganzer Länge geführt.
In Hinsicht auf den zunehmenden Torsionsweg nach aussen können verschiedene Elastizitätseigenschaften und Gummischichtstärken durch Wahl verschiedener Kautschukmischungen od. dgl. ausgenutzt werden. Zur Vermeidung von Längsspannungen können die Hülsenelemente in beiden Fällen auch axial unterteilt sein und auch die Drehkräfte durch Haftreibung übertragen.
Das elastische Element kann aber auch in Achsrichtung in mehrere Elemente aufgeteilt werden, beispielsweise in mehrere Metallringscheiben, zwischen denen das elastische Element anvulkanisiert ist, welches abwechselnd mit der Hohlwelle und der Büchse fest oder lösbar verbunden ist.
Durch diese Unterteilung werden auch auftretende Längsspannungen beseitigt. Ausserdem kön-
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bei der Konuswinkel dem in Umfangrichtung zunehmenden Torsionsweg Rechnung trägt.
Zwischen der torsionselastisch miteinander verbundenen Hohlwelle und der Büchse sind zweckmässig Begrenzungsanschläge vorgesehen, beispielsweise durch die zur Drehkraftübertragung angeordneten starren Begrenzungen an der Hohlwelle einerseits und der Büchse anderseits, sowie durch Aussparungen in den scheibenförmigen starren Me-
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sehene Materialzerstörungen, vor allem aber, um bei einem vorbestimmten Verdrehwinkel ein starres System zu erhalten.
Ein weiterer Weg hiezu ist gemäss der Erfindung die Anordnung von starren Teilen mit Formgebungen, die bei der gegenseitigen Verschiebung gegeneinander gewendeter Flächen dieser Art das zwischen ihnen eingeschlossene elastische Material
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auf Druck beanspruchen. Werden beispielsweise Scheiben zur beiderseitigen Begrenzung der Stirnflächen einer von ihnen eingeschlossenen Scheibe aus Kautschuk verwendet und die Anlageflächen dieser anliegenden starren Scheiben mit radialen, versetzt zueinander angeordneten Rippen, Wölbungen od. dgl. ausgestattet, so bedingt die Verdrehung der Scheiben in entgegengesetztem Sinne eine zunehmende Pressung des eingeschlossenen Kautschuks, wobei durch Verteilung der Rippen und Auswahl des Kautschuks bei vorbestimmten Torsionswegen ein nahezu starres System erreicht werden kann.
Eine mögliche Gruppenschaltung zur Vergrösserung der Verdrehwinkel ist hiebei gegeben.
Die Erfindung ist nachstehend durch Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. l zeigt eine drehelastische Wellenverbindung mit Scheibenelementen ; Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. l ; Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung gemäss Fig. 1 ; Fig. 4 stellt eine Ausführungsform radialer Scheiben dar, durch die eine anfängliche Schubbeanspruchung der elastischen Elemente in Druck- beanspruchung umgewandelt wird ; Fig. 5 und 6 zeigen Wellenverbindungen mit hülsenförmigen elastischen Mitteln.
Die Fig. l zeigt eine drehelastische Wellenverbindung, deren Zentrierung dadurch erreicht wird, dass das Muffenstück 3 mit der Kernwelle 1 zum Längenausgleich in der Hohlwelle 6 konzentrisch geführt ist. Mit 2 ist ein Keilprofil bezeichnet, das auf der Kernwelle 1 angeordnet ist.
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aus dem elastischen Element 12 mit Metallringscheiben 10 und 11, in einer dem zu übertragenden Drehmoment entsprechenden Anzahl angeordnet.
Die Befestigung der drehelastischen Teilstücke zur Aufnahme des Drehmomentes und damit der Umfangskräfte an der Büchse 4 und der Hohlwelle 6 erfolgt durch Nuten in den Scheiben und durch Längsrillen 8 an der Büchse 4 und durch Nocken 9 an der Hohlwelle 6.
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in der Hohlwelle 6 ist das Muffenstück 3 mit einer Polyamidschicht 7 oder ähnlichen wartungfreien Lagerstoffen versehen, wobei diese Schicht 7 ausserdem eine Resonanzdämpfung der durch die Motorimpulse hervorgerufenen Geräusche und Schwingungen bewirkt und deren Durchgang durch die Kardanwelle verhindert.
Um in kritischen Fällen von Torsionsschwingungen die Torsionsweichheit und damit auch den Verdrehwinkel selbst während des Betriebes bestimmen und verändern zu können, ist ein axial wirkendes Spannmittel, z. B. eine überwurfmutter 13, zur axialen Verschiebung der Gummielemente und zur Erzielung einer gleichen Vor-
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Die Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie Il-Il der Fig.. 1 und zeigt von aussen nach innen die
Büchse 4 mit Längsrillen 8, die Metallringscheibe
11 mit Ausnehmung 14, die nach einem vorbe- stimmten Verdrehwinkel an den Nocken 9 der
Hohlwelle 6 zur Anlage kommt, das elastische
Element 12 sowie das Muffenstück 3 und die
Kernwelle 1.
Die perspektivische Darstellung in Fig. 3 lässt erkennen, dass das elastische Element auf Achs- länge unterteilt ist und die das elastische Element bildenden Gummiringscheiben 12 durch stirnseitig an sie vulkanisierte Metallringscheiben 10 und 11 einerseits an der Hohlwelle 6 mit Nocken 9 und anderseits an der Innenwand der Büchse 4 mit Längsrillen 8 gegen Verdrehung gesichert gehalten sind.
Fig. 4 zeigt Ringscheiben 15 mit radialen Ausund Einwölbungen 16 und den Aussparungen 17, wobei sich die Wölbungen gegenüberstehen und sich bei einer Torsionsbewegung der Wellenverbindung gegeneinander verschieben, so dass die Schubbeanspruchung der zwischengeschalteten elastischen Elemente in Druckbeanspruchung umgewandelt wird.
Die Wellenverbindung nach Fig. 5 ist auf ihrer gesamten Länge durch die Führung der Kernwelle 1 mit dem Muffenstück 3 in der Hohlwelle 6 in axialer Richtung zentriert, wobei der Gelenkteil 5 durch die Gummischicht 18 gegen die Büchse 4 drehelastisch gehalten ist.
Gemäss Fig. 6 ist die zwischengeschaltete Büchse 4 mit dem Muffenstück 3 verbunden, und zwar derart, dass dadurch die elastische Schicht getrennt wird und somit zwei Schichten 18 und 19 zwischen der äusseren Hülse 20 und der Hohlwelle 6 entstehen. Die elastischen Schichten 18 und 19 können zwecks Beseitigung der auftretenden Längsspannungen vorteilhafterweise in verschiedene Einzelelemente unterteilt werden.