DD226336A5

DD226336A5 - Wellengelenk

Info

Publication number: DD226336A5
Application number: DD84269010A
Authority: DD
Inventors: Jochen Balken; Wolfgang Beigang; Bernhard Bihr
Original assignee: Uni Cardan Ag
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1984-11-01
Publication date: 1985-08-21
Also published as: GB2149477B; GB2149477A; IT1180391B; SE8405621D0; JPS60104816A; ES281953U; US4619627A; IT8405206A0; FR2554884A1; IT8407053V0; IT8405206A1; SU1344254A3; DE3340966A1; BR8405703A; ES281953Y; DE3340966C2; GB8428561D0; SE8405621L

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elastisches, gleichlaeufiges Wellengelenk mit einem Gelenkkoerper mit drei oder mehr Ausnehmungen, in die Gummi-Metall-Formteile unter Bildung von je zwei getrennten Kammern fest eingesetzt sind. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Gebrauchswerteigenschaften von elastischen Wellengelenken auf kostenguenstige Weise zu erhoehen, besteht die Aufgabe darin, ein homikinetisches, elastisches Wellengelenk zu schaffen, das einen axialen, radialen, winkligen und/oder torsionellen Wellenversatz ausgleichen kann. Die Loesung hierfuer besteht im wesentlichen darin, dass die die Uebertragung eines Drehmoments unter Druck stehenden Kammern durch zu einem ersten Vereinigungspunkt sternfoermig zusammenlaufende Kanaele verbunden sind, die bei der Drehmomentuebertragung unter Zug stehenden Kammern durch gegenueber den zum ersten Vereinigungspunkt zusammenlaufenden Kanaelen axial versetzte, zu einem zweiten Vereinigungspunkt zusammenlaufende Kanaele verbunden sind und die Kanaele der beiden im wesentlichen mit Medium (z. B. Fluessigkeit) gefuellten Kammer/Kanal-Systeme wenigstens teilweise als Widerstaende fuer Mediumstroemungen, z. B. Fluessigkeitsstroemungen, ausgebildet sind. Fig. 7

Description

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Kammer verbunden; die in der anderen Drehrichtung druckbelasteten Bälge sind mit einer anderen gasgefüllten zentralen Kammer verbunden. Diese Kupplung ist im Aufbau kompliziert. Die in den Bälgen enthaltene Flüssigkeit hat auf die Elastizität der Kupplung keinen Einfluß, da sie aus den Bälgen in die gasgefüllten Kammern abfließen kann. Die Dämpfung ist gering und kann nicht auf das jeweilige Schwingungssystem abgestimmt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften von elastischen Wellengelenken auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein homokinetisches, elastisches Wellengelenk zu schaffen, das einen axialen, winkligen und/oder torsionellen Wellenversatz ausgleichen kann. Darüber hinaus soll das Wellengelenk die Möglichkeit geben, Schwingungen in axialer, radialer, winkliger und torsionaler Richtung zu dämpfen und die Steifigkeit, d. h. die Kennlinie M_d = f (φ) (M_d = Drehmoment, φ = Verdrehwinkel) in Grenzen beliebig einstellen zu können. Insgesamt gesehen soll mit dem Gelenk die Möglichkeit der optimalen Abstimmung auf das konkrete Schwingungssystem, insbesondere das Schwingungsverhalten eines Antriebstranges, geschaffen werden. Schließlich soll auch eine Gelenkwelle unter Benutzung dieser Gelenke geschaffen werden. Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten elastischen, gleichläufigen Wellengelenk erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die die Übertragung eines Drehmoments unter Druck stehenden Kammern durch zu einem ersten Vereinigungspunkt sternförmig zusammenlaufende Kanäle verbunden sind, die bei der Drehmomentübertragung unter Zug stehenden Kammern durch gegenüber den zum ersten Vereinigungspunkt zusammenlaufenden Kanälen axial versetzte, zu einem zweiten Vereinigungspunkt zusammenlaufende Kanäle verbunden sind und die Kanäle der beiden im wesentlichen mit Medium (z. B. Flüssigkeit) gefüllten Kammer/Kanal-Systeme wenigstens teilweise als Widerstände für Mediumströmungen, z. B. Flüssigkeitsströmungen, ausgebildet sind.

Das erfindungsgemäße Wellengelenk gestattet im wesentlichen voneinander unabhängige Einstellungen der Steifheit und Dämpfung. So kann das durch die Einfüllung von inkompressibeler Flüssigkeit wesentlich versteifte Gelenk einerseits durch kleinere Lufteinschlüsse weicher gemacht werden. Andererseits kann die Steifheit dadurch gesteigert werden, daß die Flüssigkeit in den Kammer/Kanal-Systemen unter Überdruck gesetzt wird. Da die beiden Kammer/Kanal-Systeme voneinander unabhängig sind, kann durch unterschiedliche Fluidsysteme und/oder Drücke die Steifheit in den beiden Drehrichtungen unterschiedlich eingestellt werden. Bei radialem Wellenversatz (Radialschwingung) wird jeweils mindestens eine Kammer jedes Kammer/Kanal-Systems zusätzlich belastet, während abhängig von der Zahl der Elemente und der momentanen Lage mindestens eine andere Kammer entlastet wird. Durch diesen Druckunterschied zwischen den Kammern beginnt die Flüssigkeit zu fließen, und es kommt zu Flüssigkeitsschwingungen in den Systemen. Druckdifferenzen zwischen den Kammern eines Kammer/Kanal-Systems treten auch bei Drehmomentschwankungen auf. Ferner führen unterschiedliche Dicken der Trennwände, Unterschiede in den Shore-Härten des Gummiwerkstoffs und unterschiedliche Einbauwinkel der Gummi-Metall-Formteile zu unterschiedlichen Steifigkeiten der Federn. Aus diesen Steifigkeitsunterschieden entstehen unter Belastung Druckunterschiede, die wiederum ein Fließen der Flüssigkeit zur Folge haben. Diese Flüssigkeitsströme, die bei Änderung der Belastungsgröße oder -richtung zwischen den Kammern der beiden Kammer/Kanal-Systeme entstehen, werden zur Dämpfung von Dreh-, Radial- und Biegeschwingungen eines Antriebstranges ausgenutzt. Diese Schwingungen werden durch die Strömungsverluste bzw. Druckabfälle in den Kanälen oder in ihren Widerständen gezielt gedämpft. Hinzu kommen die Wirbelverluste in den Kammern selbst. Durch Wahl eines geeigneten Widerstandes der in den Kanälen schwingenden Flüssigkeitssäulen kann eine von der Frequenz und Amplitude unabhängige Dämpfung erreicht werden, die neben der Werkstoffdämpfung des Gummis wirksam ist. Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gelenks ist der durch die hydraulische Verbindung der Kammern bedingte Druckausgleich zwischen den Kammern zu nennen, der bei Versatz die gleiche Beanspruchung der Federelemente gewährleistet. Es liegt also ein Lastenausgleich vor.

Demgegenüber wird beispielsweise bei einer Giubo-Kuppiung mit sechs Segmenten das Drehmoment bei Radialversatz im wesentlichen nur mit einem Gummisegment übertragen.

Es hat sich gezeigt, daß drei oder eine größere ungerade Anzahl von Federelementen vorteilhaft ist, um Gleichlauf zu gewährleisten. Greifen die Nabenkörper beidseitig an den Federelementen an (fliegender Gelenkkörper), ist die Anzahl der Elemente zu verdoppeln. Das erfindungsgemäße Gelenk ist für hochtourige Drehzahlen (n bis 8000 U/min) geeignet, da die Flüssigkeit zentrierend wirkt. Notlaufeigenschaften des Gelenks bei Leckage sind ebenfalls vorhanden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Strömungswiderstände als Querschnittsverengungen der die Kammerverbindenden Kanäle ausgebildet. Das Ausmaß der Querschnittsverengung bzw. der verbleibenden freien Kanalquerschnitte ergibt sich bei einem konkreten Schwingungsprobem durch versuchsmäßige Abstimmung. Treten beispielsweise im Antriebsstrang eines PKWs Radialschwingungen auf, so wird zunächst durch Einsatz erfindungsgemäßer Gelenke mit einstellbaren Widerständen, z. B. Drehschiebern, diejenige Querschnittsfläche ermittelt, bei der die maximale Schwingungsdämpfung erreicht wird. Die so ermittelte Querschnittsfläche wird dann der serienmäßigen Herstellung des in diesem Antriebsstrang eingesetzten Gelenks zugrunde gelegt. Der Widerstand kann naturgemäß nicht nur durch Querschnittsverengungen der Kanäle, insbesondere Querschnittsverengungen am Vereinigungspunkt der sternförmig zusammengeführten Kanäle, erzielt werden, sondern auf Grund der für die optimale Dämpfung ermittelten Querschnittsflächen können die Kanäle insgesamt verengt dimensioniert werden, so daß sich dann eigentliche Drosseln, Düsen, Blenden oder Schieber erübrigen. Die Dämpfung läßt sich zudem über die Viskosität des Mediums, z. B. Glykol oder Silikonöl, stark variieren. Eine Dimensionierung, bei der eine eigene starke Flüssigkeitsdynamik (-resonanz) in den Kanälen und Kammern herrscht, fällt ebenfalls unter die Erfindung.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Widerstandsmittel eine zylindrische Ausnehmung mit einem Drehschieber, in dem den Kanälen beider Systeme zugeordnete, sternförmig zusammenlaufende Kanalbohrungen ausgebildet sind. Mit Hilfe des Drehschiebers kann die Reduzierung in beiden Kammer/Kanal-Systemen gleichzeitig zwischen dem vollständig geöffneten und dem vollständig geschlossenen Kanalquerschnitt stufenlos eingestellt werden. Hierdurch werden die Federsteifigkeit und Dämpfung von Radial- und Drehschwingungen sowie Winkelschlag beeinflußt. Die geringste Radialsteifigkeit und die geringste Dämpfung von Radial- und Torsionsschwingungen ergeben sich bei fast vollständig geschlossenem Querschnitt. Verändert man den Querschnitt der Drosselöffnung, so verändert sich die dynamische Radialsteifigkeit des Gelenks, die auf Grund des Zusammenhangs zwischen Fließgeschwindigkeit drehzahlabhängig ist. Zugleich nimmt die Dämpfung bei starkem Flüssigkeitsaustausch durch den verengten Querschnitt zu. Wird der Drehschieber ganz geschlossen, erhöht sich die statische währpnri HiA nämn-fnnn wiorior ahnimmt Πίο PlMccir-ilrf-oi+eHiannrt-fiinrt hai-nht Hann allaina ani

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Flüssigkeitsschwingungen (Verwirbelungen) innerhalb der Kammern. Bei geöffneten Verbindungskanälen findet bei Radiaiversatz ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den jeweils verbundenen Kammern statt. Unterbindet man diesen Austausch durch Schließen des Drehschiebers, so wird bei Radialversatz eine zusätzliche Verformung der elastischen Dichtwände nötig, was sich als Versteifung des Gelenks auswirkt.

Bei einer anderen Ausführungsform sind von jeder der beiden Stirnseiten des Gelenkkörpers nach innen durch einen Vereinigungspunkt gehende zylindrische Ausnehmungen mit in ihnen drehbaren Drehschiebern vorgesehen, in denen den Kanälen zugeordnete, sternförmig zusammenlaufende Bohrungen ausgebildet sind. Diese Ausbildung getrennter Drehschieber erlaubt die unabhängige Einstellung der Dämpfungen in den beiden Kammer/Kanal-Systemen.

Vorzugsweise liegen die Vereinigungspunkte beider Kammer/Kanal-Systeme bzw. die Drehschieberachse(n) auf der Achse des Gelenkkörpers. Die zentrische Anordnung der Systeme in dem Gelenkkörper hat eine gleichmäßige Dämpfung durch die Flüssigkeit zur Folge.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die sternförmig zusammenlaufenden Kanäle vom Mantel des Gelenkkörpers im wesentlichen radial zum Vereinigungspunkt und sind mantelseitig durch Schrauben oder Stopfen verschlossen.

Die Herstellung der radialen Kanäle bietet keine Schwierigkeiten. Durch Eindrehen der Schrauben bzw. Einschlagen der Stopfen kann die in den Kammer/Kanal-Systemen enthaltene Flüssigkeit unter Überdruck gesetzt werden.

Bei der Anbringung nur eines Nabenkörpers an den Gummi-Metall-Formteilen des Gelenkkörpers (und des anderen Nabenkörpers unmittelbar an dem Gelenkkörper) verläuft in jeder Speiche des Gelenkkörpers ein jeweils an eine Kammer angeschlossener Kanal jedes Kammer/Kanal-Systems. Bei einem Gelenkkörper mit drei eingesetzten Gummi-Metall-Formteilen umfaßt jedes System somit drei Kammern und drei von den Kammern zu dem zentralen Vereinigungspunkt geführten Kanäle.

Bei Anbringung beider Nabenkörper bzw. Flansche an den Gummi-Metall-Formteilen, d. h. bei der Ausführungsform mit fliegendem Gelenkkörper, sind die an jeweils zwei einander gegenüberliegende Kammern angeschlossenen Kanäle eines Kammer/Kanal-Systems nur in jeder zweiten Speiche des Gelenkkörpers angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Gummi-Metall-Elemente verdoppelt, so daß beispielsweise drei Elemente an die antriebseitige Nabe angeschlossen sind. Diese Ausführungsform erlaubt einen größeren Beugewinkel und die Verwendung des Gelenks als Schwingungstilger (Torsions- und Biegeschwingungen).

Ferner kann in den Kammern ein gummielastischer oder starrer metallischer Anschlag vorgesehen sein. Durch diese Anschläge wird der maximale Verdrehwinkel des Gelenks begrenzt, das maximale übertragbare Drehmoment damit erhöht.

Vorzugsweise sind die Stegwände zwischen den in den Ausnehmungen gebildeten Kammern im wesentlichen radial zur Gelenkkörperachse ausgerichtet. In diesem Falle ist der aus der Flüssigkeit resultierende Steifigkeits- und Dämpfungsanteil für die Verdrehnachgiebigkeit und -dämpfung wie auch für die Radialnachgiebigkeit und -dämpfung wirksam. Für den Axial- und Winkelversatz ergeben sich nur geringe oder kaum flüssigkeitsbedingte Dämpfungen und daher flüssigkeitsbedingte Dämpfungen und daher auch nur geringe Verluste. Wird beabsichtigt, auch in axialer und winkliger Versatzrichtung durch die Flüssigkeit zu dämpfen, so muß wenigstens ein Gummi-Metall-Element verdreht werden, so daß dessen Stegwandung nicht mehr radial im Gelenkkörper ausgerichtet ist, sondern mit dem Radius des Gelenkkörpers einen Winkel bildet. Auf Grund unterschiedlicher Ausrichtungen der Gummi-Metall-Elemente werden Fiüssigkeitsströmungen induziert, die bei dem genannten Versatz zur Dämpfung herangezogen werden können.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Wellengelenks besteht der Gelenkkörper aus faserverstärktem Kunstharz, insbesondere aus mit Glasfasern, Glasfaserband oder -gewebeeinlagen verstärkten Polyesterharz. Anders als bei Gelenkkörpern aus Metall, wie

z. B. Aluminiumlegierungen, trägt der Kunstharz-Gelenkkörper materialbecringt zur Dämpfung und Elastizität des Gelenks bei. Die Dämpfung dieser Gelenke setzt sich somit aus den Dämpfungen des Gummiwerkstoffs, des strömenden fluiden Mediums und des in die Federelemente umgebenen Gelenkkörpers zusammen. Die Fertigung des Gelenkkörpers kann dadurch vereinfacht werden, daß die in Hülsen befindlichen Gummi-Metall-Formteile mit dem verstärkten Kunstharz umgössen werden können. Dabei werden die Verstärkungsbänder bzw. -einlagen zweckmäßigerweise wechselweise um die Federelemente herumgelegt, so daß ein Verstärkungsverbund zwischen den Elementen erreicht wird.

Die Erfindung erstreckt sich auf eine Gelenkwelle aus einer aus Glasfaser- oder Kohlefaser-Verbundwerkstoff bestehenden Hohlwelle, in deren Enden je ein erfindungsgemäßes Wellengelenk eingesetzt ist. Vorzugsweise sind in die Hohlweile Wellengelenke mit aus faserverstärktem Kunstharz bestehenden Gelenkkörpern eingeklebt. Als Harz für den Faser-Verbundwerkstoff kann beispielsweise ebenfalls Polyesterharz dienen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen an Hand der zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

die Kennlinie des erfindungsgemäßen Gelenks mit ihren Variationsmöglichkeiten; eine geographische Darstellung des Kammerdrucks als Funktion des übertragenen Drehmoments bei dem erfindungsgemäßen Gelenk;

eine Darstellung der Dämpfung des erfindungsgemäßen Gelenks in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz; eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gelenks in perspektivischer Explosionsdarstellung; eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 4, wobei jedoch die Gummi-Metall-Formteile von dem Gelenkkörper getrennt und dieser in aufgeschnittenem Zustand dargestellt ist;

einen Axialschnitt des in Fig. 4 dargestellten Gelenkkörpers in vergrößertem Maßstab; einen Querschnitt des Gelenkkörpers nach der Linie A-B der Fig. 6;

einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform des Gelenkkörpers mit Drehschieber; einen Axialschnitt des bei der Gelenkkörperausführung nach Fig. 8 eingesetzten Drehschiebers; eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 9, jedoch mit zwei getrennten Drehschiebern; einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform des Gelenkkörpers, der für fliegende Anbringung zwischen den Nabenkörpern vorgesehen ist;

eine erste Ausführungsform eines Strömungswiderstandselements, das die Dämpfung beeinflußt; eine zweite Ausführungsform eines Strömungswiderstandselements; eine dritte Ausführungsform eines Strömungswiderstandselements;

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Fig. 16: eine fünfte Ausführungsform eines Strömungswiderstandselements und Fig. 17: eine Gelenkwelle mit den erfindungsgemäßen Wellengelenken.

In Fig. 1 sind die Variationsmöglichkeiten der Verdrehkennlinien des erfindungsgemäßen Gelenks durch Modifizierung der in dem Gelenkkörper enthaltenen Flüssigkeit dargestellt. Die Kennlinie b) gilt für das Gelenk, dessen Kammer/Kanal-System vollständig mit Flüssigkeit unter einem Druck von 1 bar gefüllt sind. Enthalten die Systeme keine Lufteinschlüsse, wird die Kennlinie weicher, d. h. sie verschiebt sich in den Bereich unterhalb der Linie b) in Richtung auf die Kennlinie a) des Gelenks ohne Flüssigkeitsfüllung. Wird andererseits Flüssigkeit unter Überdruck in die Kammer/Kanal-Systeme eingepreßt, wird das Gelenk härter, d. h. die Kennlinie verschiebt sich von der Linie b) mit zunehmendem Flüssigkeitsdruck zur Kennlinie c) hin.

Fig. 2 zeigt den Verlauf des Flüssigkeitsdruckes in dem druckbelasteten System in Abhängigkeit von dem durch ein bestimmtes erfindungsgemäßes Gelenk übertragenen Drehmoment. Nach Messungen entspricht einem Drehmoment von 400 N · m ein Kammerdruck von etwa 20 bar.

Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der in dem Gelenk wirksamen Dämpfung, ausgedrückt als Phasenwinkel, von der Erregerfrequenz. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß die Dämpfung mit wachsender Frequenz überproportional zunimmt. Diese Zunahme beruht im wesentlichen auf dem wachsenden Flüssigkeitsanteil der Dämpfung, da sich der Gummianteil in dem erfaßten Frequenzbereich nur unwesentlich ändert. In der Darstellung sind zwei versuchsmäßig ermittelte Hystereseschleifen bei weniger als 10 Hz und bei 70 Hz eingetragen. Bei der niedrigen Frequenz wird die Dämpfung allein durch den Gummi bestimmt. Die Flüssigkeit weicht vollständig aus und liefert zur Dämpfung keinen Beitrag. Bei 70 Hz dagegen ist die Hystereseschleife wesentlich verbreitert. Die Dämpfungszunahme wird im wesentlichen durch den jetzt wirksamen Flüssigkeitsanteil bewirkt.

Nach den Fig. 4 und 5 besteht das dort gezeigte Gelenk im wesentlichen aus einem antriebseitigen Nabenkörper 1, einem zylindrischen Gelenkkörper 3 und einem antriebseitigen Nabenkörper 2. Der Gelenkkörper 3 hat drei über seine gesamte Länge reichende zylindrische Ausnehmungen 14, in die drei Gummi-Metall-Formteile 6 fest eingepreßt sind. Beim fertig montierten Gelenk ist der antriebseitige Nabenkörper 1 durch die Schrauben 4^a mit dem Gelenkkörper 3 unmittelbar verschraubt, während der antriebseitige Nabenkörper 2 durch die Schrauben 4^b und Muttern 5 mit den eingesetzten Gummi-Metall-Formteilen δ verschraubt ist. Fig. 5 ist ersichtlich, daß die an sich zylindrischen Gummi-Metall-Formteile 6 zwei axialsymmetrisch zueinander angeordnete Ausnehmungen aufweisen, die nach Einsetzen der Gummi-Metail-Formteile 6 in die Ausnehmungen 14 die Fluidkammern, d. h. die Kammern 9 und 10, bilden. Zur Verdeutlichung der Kanalanordnung in dem Gelenkkörper 3 ist dieser in Fig. 5 in den beiden Kanalebenen geschnitten und auseinandergezogen dargestellt. Es ist ersichtlich, daß in beiden Schnittebenen im wesentlichen radiale Bohrungen, die Kanäle 7 bzw. 8, von der Mantelfläche des Gelenkkörpers 3 durch die drei Speichen zu einem auf der Gelenkkörperachse liegenden Vereinigungspunkt geführt sind. Jeder der Kanäle 7; 8 streift dabei eine der Ausnehmungen 14 unter Bildung von Öffnungen 11 bzw. 12. Wenn die Gummi-Metall-Formteile 6 in die Ausnehmungen 14 eingesetzt sind, sind die Kanäle 7 über die Öffnungen 11 mit den Kammern 9 und die Kanäle 8 über die Öffnungen 12 mit den Kammern 10 verbunden. Alle Kanäle 7; sind mantelseitig durch Schrauben 13 dicht verschlossen. Der Gelenkkörper 3 enthält somit zwei strömungsmäßig völlig getrennte Kammer/Kanal-Systeme, bestehend aus den Kanälen 7 und den Kammern 9 bzw. den Kanälen 8 und den Kammern 10, die beim betriebsbereiten Gelenk mit einer Flüssigkeit, z. B. Glykol oder Silikonöl, gefüllt sind. Entsprechend den in den Kammern 9; 10 auftretenden Druckschwankungen kann somit die Flüssigkeit innerhalb der Systeme, jedoch nicht zwischen den Systemen pulsieren. Die Kanäle 7; 8 sind bei dieser Ausführungsform in ihrer lichten Weite so dimensioniert, daß eine gewünschte vorbestimmte Drosselung der Flüssigkeitspulsation und damit die für den speziellen Einsatz des Gelenks gewünschte Dämpfung erreicht wird.

Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsfor.m des Gelenkkörpers haben die Gummi-Metall-Formteile 6 im wesentlichen jeweils eine Übertragungshülse 17 und zwei aufvulkanisierte, sich diametral gegenüberliegende Stegwandungen 25, durch welche die Kammern 9; 10 getrennt sind. Die Übertragungshülsen 17 dienen bei dieser Ausführungsform zur Befestigung des abtriebseitigen Nabenkörpers 2, welcher mittels der durch die Bohrungen 16 der Übertragungshülsen 17 fassenden Schrauben 4^b und Muttern 5 mit den Gummi-Metall-Formteilen 6 verschraubt ist. Diametral zu den Übertragungshülsen 17 enthält der Gelenkkörper 3 drei Bohrungen 15, die zur Montage des antriebseitigen Nabenkörpers 1 mittels Schrauben 4^a an dem Gelenkkörper dienen. Die aus Gummi bestehenden Stegwände 25 und Flüssigkeitsfüllungen in den Kammern 9; 10 gestatten unter Drehmomenteinwirkung eine Verschiebung der Übertragungshülsen 17 in Umfangsrichtung, wobei jeweils eine Kammer jedes Elements verkleinert und die andere Kammer vergrößert wird und das enthaltene Medium einen Druckzuwachs bzw. eine Druckentlastung erfährt. Zur Begrenzung dieser Verformungen sind in den Kammern 9; 10 Anschläge 18 vorgesehen. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist die Drossel als zentrale Querschnittsverengung 26 aller drei Kanäle 8 ausgebildet. In gleicher Weise sind die in einer zur Darstellungsebene parallelen Ebene verlaufenden Kanäle 7 im Bereich ihres Vereinigungspunktes mit Querschnittsverengungen versehen.

Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich im wesentlichen dadurch von der Ausführungsform nach Fig. 7, daß anstelle der konstanten Drossel ein zentraler Drehschieber 20 mit den Kanälen 8 entsprechenden Bohrungen 23 vorgesehen ist. Durch den Drehschieber 20 kann der Strömungswiderstand in den beiden Kammer/Kanal-Systemen stufenlos verändert und dabei die für die maximale Dämpfung erforderliche Querschnittsverengung eingestellt werden. Desweiteren zeigt die Fig. 8 eine Verdrehung eines Gummi-Metall-Formteiles 6 gegenüber der radialen Ausrichtung um den Winkel α. Durch diese Verdrehung wird auch bei axialem und winkligem Versatz eine Dämpfung durch die Flüssigkeit erreicht. Zum Verschluß der Kanäle 8 sind bei dieser Ausführungsform Schrauben 13^b sowie auch Stopfen 19 dargestellt, die verklebt oder verkeilt sein können. Fig. 9 zeigt den Drehschieber 20 im Axialschnitt. Der Drehschieber 20 enthält die im Vereinigungspunkt 7^a zusammenlaufenden Bohrungen 23 und axial dazu versetzt die in dem Vereinigungspunkt 8^a zusammengeführten Bohrungen 24. Die Kanäle 7, Bohrungen 23 und die Kanäle 8, Bohrungen 24 sind durch Dichtringe 22 gegeneinander und nach außen abgedichtet, so daß die Trennung der beiden Systeme durch den Drehschieber 20 nicht beeinträchtigt wird und Leckaugen vermieden werden. Der in die Ausnehmungen 3^a des Gelenkkörpers 3 eingesetzte Drehschieber 20 trägt einen Sechskantkopf 21, mit dem der Drehschieber 20 eingestellt werden kann. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 sind anstelle des Drehschiebers 20 zwei getrennte Drehschieber 20' in die Ausnehmung 3^a eingesetzt, so daß die beiden Systeme, bestehend aus den Kanälen 7 und den Kammern 9 und den Kanälen 8 und den Kammern 10, unabhängig voneinander gedrosselt und somit die Dämpfungen in beiden Drehrichtungen unterschiedlich eingestellt werden können.

Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform enthält der Gelenkkkörper 3 sechs Gummi-Metall-Formteile 6 in den Ausnehmungen 14. Hierbei sind abwechselnd drei Gummi-Metall-Formteile 6 mit dem antriebseitigen Nabenkörper und drei

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Gummi-Metall-Formteile 6 mit dem abtriebseitigen Nabenkörper verbunden. Entsprechend der bei der Drehmomentübertragung auftretenden Druckbeaufschlagung der Kammern sind die drei Kanäle 8 jeweils an zwei benachbarten Kammern 10 angeschlossen. In der Umgebung des Vereinigungspunktes 8^a ist wiederum eine Querschnittsverengung 26 ausgebildet, durch welche die gewünschte Dämpfung erzielt wird. Analog zu den Kanälen 8 sind in den drei anderen Speichen 3° in einer zur Zeichenebene axial versetzten Ebene die Kanäle 7 (gestrichelt dargestellt) angeordnet, die an die sechs Kammern 9 führen und mit diesen zusammen das zweite Kammer/Kanal-System bilden.

Die Fig. 12 bis 16 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von möglichen Querschnittsverengungen der Kanäle 7; 8, durch welche die gewünschten Strömungswiderstände realisiert werden können. Fig. 12 zeigt eine Blende, Fig. 13 eine Düse, Fig. 14 eine ventilartige Querschnittsverengung, wie sie beispielsweise durch den Drehschieber realisiert ist. Fig. 15 zeigt eine Querschnittsverengung durch einen im Kanal angebrachten porösen Stopfen. Fig. 16 schließlich symbolisiert einen langen, verengten Kanal, der ebenfalls einen erhöhten Strömungswiderstand zur Folge hat. Ferner kann - wie oben ausgeführt - die Dämpfung durch die Viskosität der Flüssigkeit beeinflußt werden. Flüssigkeiten mit beträchtlichen Viskositätsunterschieden sind Wasser, Glykol und Silikonöl.

Nach Fig. 17 besteht die Gelenkwelle aus einer beidendig aufgeweiteten Hohlwelle 29, in deren Enden die erfindungsgemäßen Wellengelenke eingeklebt sind. Die Hohlwelle 29 besteht beispielweise aus mit Glasfasern oder Kohlefasern verstärktem Kunstharz. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die Gelenkkörper 30 aus mit Glasfaserband verstärktem Polyesterharz. Die Gelenkkörper 30 umgeben in der oben beschriebenen Weise die in Metallhülsen befindlichen Gummi-Metall-Formteile 33 mit den antriebseitigen Übertragungsbolzen 27 und den abtriebseitigen Übertragungsbolzen 28, von denen in Fig. 17 jeweils nur einer sichtbar ist. Die Kammer/Kanal-Systeme sind in beiden Gelenken so ausgeführt, wie weiter oben beschrieben wurde. Dabei gehört der Kanal 31 jeweils zu dem einen Kammer/Kanal-System und der Kanal 32 jeweils zu dem anderen Kammer/Kanal-System eines Gelenks.

Claims

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Erfindungsansprüche:

1. Elastisches, gleichläufiges Wellengelenk mit einem Gelenkkörper mit drei oder mehreren Ausnehmungen, in die Gummi-Metall-Formteile unter Bildung von je zwei getrennten Kammern fest eingesetzt sind, und Kanälen in dem Gelenkkörper für die Verbindung der Kammern sowie einem antriebseitigen und einem abtriebseiten Nabenkörper, von denen der eine an dem Gelenkkörper und der andere an den Gummi-Metall-Formteilen oder beide abwechselnd an den Gummi-Metall-Formteilen angebracht sind, gekennzeichnet dadurch, daß die die Übertragung eines Drehmoments unter Druck stehenden Kammern (9) durch zu einem ersten Vereinigungspunkt (7^a) sternförmig zusammenlaufende Kanäle (7) verbunden sind, die bei der Drehmomentübertragung unter Zug stehenden Kammern (10) durch gegenüber den Kanälen (7) axial versetzte, zu einem zweiten Vereinigungspunkt (8^a) zusammenlaufende Kanäle (8) verbunden sind und die Kanäle (7; 8) der beiden im wesentlichen mit Medium gefüllten Kammer/Kanal-Systeme wenigstens teilweise als Widerstände für Medium-, z. B. Flüssigkeitsströmungen ausgebildet sind.
2. Gelenk nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Strömungswiderstände als Querschnittsverengungen (26) der Kanäle (8 bzw. 7) ausgebildet sind.
3. Gelenk nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Strömungswiderstandsmittel eine zylindrische Ausnehmung (3^a) mit einem in ihr drehbaren Drehschieber (20) ist, in dem den Kanälen (7; 8) beider Systeme zugeordnete, sternförmig zusammenlaufende Bohrungen (23; 24) ausgebildet sind.
4. Gelenk nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß von jeder der beiden Stirnseiten (3^d) des Gelenkkörpers (3) nach innen durch einen Vereinigungspunkt (7^a; 8^a gehende zylindrische Ausnehmungen (3^a) mit in ihnen drehbaren Drehschiebern (2') vorgesehen sind, in denen den Kanälen (7; 8) zugeordnete, sternförmig zusammenlaufende Bohrungen (23; 24) ausgebildet sind.
5. Gelenk nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Vereinigungspunkte (7^a; 8^a) beider Kammer/Kanal-Systeme bzw. die Drehschieberachse(n) (20^a) auf der Achse (3^b) des Gelenkkörpers (3) liegen.
6. Gelenk nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die sternförmig zusammenlaufenden Kanäle (7; 8) vom Mantel des Gelenkkörpers (3) im wesentlichen radial zum Vereinigungspunkt (7^a; 8^a) verlaufen und mantelseitig durch Schrauben (13; 13^a; 13"; 13^C) oder Stopfen (19) verschlossen sind.
7. Gelenk nach einem der Punkte 1 bis 6/ gekennzeichnet dadurch, daß bei Anbringung nur eines Nabenkörpers (2) an den Gummi-Metall-Formteilen (6) in jeder Speiche (3^C) des Gelenkkörpers (3) ein jeweils an eine Kammer (9 oder 10) angeschlossener Kanal (7 bzw. 8) jedes Kammer/Kanal-Systems angeordnet ist.
8. Gelenk nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß bei Anbringung beider Nabenkörper (1; 2) an den Gummi-Metall-Formteilen (6) die an jeweils zwei einander gegenüberliegenden Kammern (10 bzw. 9) angeschlossenen Kanäle (8 bzw. 7) eines Kammer/Kanal-Systems nur in jeder zweiten Speiche (3^C) des Gelenkkörpers (3) angeordnet sind.
9. Gelenk nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß in den Kammern (9; 10) ein gummielastischer oder starrer Anschlag (18) ausgebildet ist.

lOGelenk nach einem der Punkte 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Stegwände (25) zwischen den in den Ausnehmungen

(14) gebildeten Kammern (9; 10) im wesentlichen radial zur Achse (3^b) des Gelenkkörpers ausgerichtet sind. 11 Gelenk nach einem der Punkte 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß der Gelenkkörper (30) aus faserverstärktem Kunstharz

besteht.
12Gelenk nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß der Gelenkkörper (30) aus mit Glasfasern, Glasfaserband oder

Gewebeeinlagen verstärktem Polyesterharz besteht.
13Gelenkwelle aus einer aus Glasfaser- oder Kohlefaser-Verbundwerkstoff bestehenden Hohlwelle (29), in deren Enden je ein

Wellengelenk nach einem der Punkte 1 bis 12 eingesetzt ist.
HGelenkwelle nach Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß in die Hohlwelle (29) Wellengelenke mit aus faserverstärktem Kunstharz bestehenden Gelenkkörpern (30) eingeklebt sind.

Hierzu 10 Seiten Zeichnungen.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein elastisches, gleichläufiges Wellengelenk mit einem Gelenkkörper mit drei oder mehreren Ausnehmungen, in die Gummi-Metall-Formteile unter Bildung von je zwei getrennten Kammern fest eingesetzt sind, und Kanälen in dem Gelenkkörper für die Verbindung der Kammern sowie einem antriebseitigen und einem abtriebseitigen Nabenkörper, von denen der eine an dem Gelenkkörper und der andere an den Gummi-Metall-Formteilen oder beide abwechselnd an den Gummi-Metail-Formteilen angebracht sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der DE-PS28 05 831 ist eine elastische Wellenkupplung der genannten Art bekannt, bei der die in jeder Ausnehmung gebildeten zwei Kammern sowie auch benachbarte, von verschiedenen Gummi-Metall-Formteilen gebildete Kammern untereinander durch Kanäle verbunden sind. Bei Drehmomentübertragung kann durch diese Kanäle zwar Dämpfungsmittel zwischen den Kammern ausgetauscht und damit eine Schwingungsdämpfung erzielt werden. Es ist jedoch nicht möglich, die Steifheit der Kupplung über das Strömungsmittel zu variieren, da dieses unter Druck ausweichen kann und die Umfangskräfte nur unter elastischer Verformung der Gummieiemente übertragen werden. Auf Grund der Anordnung der Kanäle erfolgt kein hydraulischer Druckausgleich (Lastverzweigung) zwischen den druckbelasteten Kammern, so daß auch fertigungsbedingte Unterschiede der Steifigkeiten der Gummielemente nicht ausgeglichen werden können.

Aus der DE-AS11 32 577 ist ein Hohlwellenantrieb für Fahrzeuge bekannt, bei dem die Drehmomentübertragung über flüssigkeitsgefüllte, frei liegende Faltenbälge erfolgt, von denen die in der einen Drehrichtung den antriebsarmen anliegenden Bälge sowie auch die in der anderen Drehrichtung den antriebsarmen anliegenden Bälge jeweils untereinander verbunden sind. Für Wellengelenke mit den dabei erforderlichen hohen Drehzahlen ist diese Konstruktion mit frei liegenden Faltenbälgen ungeeignet. Der Balgenverbund erfolgt zudem über periphäre Kanäle, die eine zentrale Steuerung bzw. Drosselung des Flüssigkeitsaustausches nicht zulassen.

Aus der GB-PS917 521 ist schließlich eine elastische Drehkupplung bekannt, bei der das Drehmoment ebenfalls durch flüssigkeitsgefüilte Bälge übertragen wird. Die in der einen Drehrichtung belasteten Bälge sind mit einer gasgefüllten zentralen