DE10001270A1 - Kardangelenk - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kardangelenk mit zwei über ein Zapfenkreuz miteinander gekoppelten Gelenkgabeln, wobei ein Zapfen des Zapfenkreuzes über ein Radiallager in einer Zapfenaufnahme einer der Gelenkgabeln gelagert ist. DOLLAR A Um eine Körperschallübertragung durch das Kardangelenk zu reduzieren, ist zwischen Zapfen und Zapfenaufnahme ein zylindrischer Hülsenkörper aus einem Elastomer angeordnet, über den eine Kraft- bzw. Momentübertragung zwischen Zapfen und Zapfenaufnahme zumindest bei kleineren Kräften bzw. Momenten erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kardangelenk mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 19 14 039 ist ein derartiges Kardangelenk bekannt, bei dem zwei Gelenkgabeln über ein Zapfenkreuz miteinander gekoppelt sind. Dabei ist ein Zapfen des Zapfenkreuzes über ein Radiallager in einer Zapfenaufnahme einer der Gelenkgabeln gelagert. In einen zylindrischen Außenring des Radiallagers ist eine umlaufende Ringnut eingebracht, in die ein elastomerer Klemmring eingesetzt ist. Die Zapfenaufnahme wird hierbei je zur Hälfte in der Gelenkgabel und in einer zugehörigen Lagerkappe ausgebildet, die zur Fertigstellung der Zapfenaufnahme auf die Gelenkgabel aufgeschraubt wird. Der elastomere Klemmring bewirkt beim Montieren des Kardangelenks, daß der Außenring des Radiallagers beim Aufschrauben der Lagerkappe geführt und zentriert wird, wobei sich der Klemmring mehr und mehr verformt. Im Endstadium des Anschraubens der Lagerkappe kommt es dann in der Zapfenaufnahme zwischen der Gabel, der Lagerkappe und dem Außenring des Radiallagers an mehreren Stellen zu einem Linienkontakt mit hoher Flächenpressung. Auf diese Weise wird eine besonders fest verspannte und besser versteifte Anordnung gewährleistet. Bei herkömmlichen Kardangelenken, die mit einer solchen starren Kopplung der Gelenkgabeln bzw. Wellen arbeiten, kann es zu einer unerwünschten Körperschallleitung und -entstehung durch das Kardangelenk kommen.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für Kardangelenke der eingangs genannten Art Maßnahmen vorzuschlagen, die eine Körperschallübertragung und Schwingungsübertragung durch das Kardangelenk reduzieren.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Kardangelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die kraftübertragende Kopplung zwischen einem Zapfen und der zugehörigen Zapfenaufnahme über ein elastomeres Bauteil zu realisieren. Auf diese Weise können Vibrationen und Schwingungen bedämpft werden, so daß die beiden Gelenkgabeln im Bereich des Kardangelenks hinsichtlich einer Körperschallüberbrückung voneinander im wesentlichen entkoppelt sind.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Lagerbuchse, die in die Lageraufnahme eingesetzt ist, die das Radiallager umfaßt und die einen zylindrischen Hülsenkörper aus einem Elastomer aufweist, eine zylindrische Außenhülse aus einem relativ zum Hülsenkörper steifen Material, z. B. aus Kunststoff, Aluminium oder Stahl, auf. Ebenso kann eine zylindrische Innenhülse vorgesehen sein, die aus einem relativ zum Hülsenkörper steifen Material besteht. Durch diese Maßnahmen kann eine kompakte Lagerbuchse hergestellt werden, die radial außen kraftschlüssig in die Zapfenaufnahme eingepreßt werden kann und in die ebenfalls kraftschlüssig das Radiallager eingebracht werden kann. Die Fixierung des Radiallagers in der Lagerbuchse sowie der Lagerbuchse in der Zapfenaufnahme kann dadurch besonders einfach realisiert werden. Die Anbindung des elastomeren Hülsenkörpers an die Innenhülse und/oder an die Außenhülse erfolgt vorzugsweise mittels einer Vulkanisation, die besonders einfach realisierbar ist. Durch die erfindungsgemäßen Vorschläge erhält man ein kompaktes Bauteil, das komplett, vorzugsweise zusammen als Baugruppe mit dem Radiallager montiert wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Hülsenkörper direkt auf einen Außenring des Radiallagers aufvulkanisiert sein, so daß die Lagerbuchse mit dem Radiallager eine Einheit bildet, die eine vereinfachte Montage ermöglicht.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform kann die Innenhülse an einem Axialende zumindest einen radial nach außen vorstehenden Abschnitt aufweisen, der mit einem radial gegenüberliegenden Abschnitt der Gelenkgabel oder der Außenhülse einen Anschlag ausbildet, der radiale Relativverstellungen zwischen Zapfen und Zapfenaufnahme auf ein radiales Spiel zwischen Innenhülsenabschnitt und Gelenkgabelabschnitt bzw. Außenhülsenabschnitt begrenzt. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß kleinere Momente, wie sie im normalen Fahrbetrieb auftreten, im wesentlichen ausschließlich über die Elastizität des Hülsenkörpers zwischen den Gelenkgabeln übertragen werden, während bei darüberhinausgehenden Momenten der Anschlag eine formschlüssige Momentübertragung zwischen den Gelenkgabeln ermöglicht, wodurch die Belastung des Hülsenkörpers begrenzt ist.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kardangelenk,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf das Kardangelenk gemäß einem Pfeil II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Lagerbuchse,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Lagerbuchse wie in Fig. 3, jedoch einer anderen Ausführungsform.

Entsprechend Fig. 1 weist ein Kardangelenk 1 eine erste Gelenkgabel 2 und eine zweite Gelenkgabel 3 auf. Die beiden Gelenkgabeln 2, 3 sind über ein Zapfenkreuz 4 miteinander gekoppelt. Das Zapfenkreuz 4 trägt vier Zapfen 5, die in einer Ebene und jeweils um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind. In der in Fig. 1 wiedergebenen Schnittebene ist jeder Zapfen 5 in einem Radiallager 6 gelagert, das beispielsweise als Nadellager mit Nadeln 7 ausgebildet sein kann. Das Radiallager 6 weist einen zylindrischen Außenring 8 als Lagerschale auf, der in eine zylindrische Lagerbuchse 9 eingesetzt ist. Diese Lagerbuchse 9 ist ihrerseits in eine Zapfenaufnahme 10 der ersten Gelenkgabel 2 eingesetzt.

Die Lagerbuchse 9 weist eine zylindrische Außenhülse 11 sowie eine zylindrische Innenhülse 12 auf. Zwischen den beiden Hülsen 11 und 12 enthält die Lagerbuchse 9 einen zylindrischen Hülsenkörper 13, der aus einem elastomeren Werkstoff besteht. Vorzugsweise ist der Hülsenkörper 13 sowohl an die Außenhülse 11 als auch an die Innenhülse 12 anvulkanisiert. Die Innenhülse 12 und die Außenhülse 11 sind im Vergleich zum Hülsenkörper 13 aus einem relativ steifen Material, z. B. aus einem Kunststoff, vorzugsweise jedoch aus Aluminium oder aus Stahl hergestellt.

Die Außenhülse 11 ist vorzugsweise in die Zapfenaufnahme 10 eingepreßt. Ebenso wird es bevorzugt, das Radiallager 6 in der Innenhülse 12 durch einen Preßsitz zu haltern. Alternativ können die Lagerbuchse 9 in die Zapfenaufnahme 10 und/oder das Radiallager 6 in die Lagerbuchse 9 z. B. eingestemmt sein. Die kraft- bzw. momentübertragende Kopplung der beiden Gelenkgabeln 2 und 3 erfolgt dabei in üblichen Betriebsbereichen über den elastomeren Hülsenkörper 13, so daß sich eine Vibrations- und Schwingungsdämpfung zwischen den beiden Gelenkgabeln 2 und 3 ausbildet. Durch die Lagerbuchse 9 mit dem elastomeren Hülsenkörper 13 wird einerseits eine Übertragung von Körperschall und Schwingungen durch das Kardangelenk 1 reduziert.

Entsprechend den Fig. 2 und 3 kann an einem axialen Ende der Innenhülse 12 an zwei sich diametral gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Abschnitt 14 ausgebildet sein, der radial von der Innenhülse 12 nach außen absteht und dabei den Hülsenkörper 13 sowie zumindest teilweise die Außenhülse 11 axial überlappt. Die Abschnitte 14 sind dabei so dimensioniert, daß zwischen einer kreisbogenförmigen Außenkontur 15 und einer radial gegenüberliegenden, kreisförmigen Innenkontur 16 der Zapfenaufnahme 10 ein radiales Spiel ausgebildet ist. Innerhalb dieses Spiels kann sich somit die Innenhülse 12 relativ zur Zapfenaufnahme 10 verstellen, wobei dieser Verstellbewegung lediglich die Elastizität des elastomeren Hülsenkörpers 13 dämpfend entgegenwirkt. Die Innenkontur 16 der Zapfenaufnahme 10 und die dazu komplementäre Außenkontur 15 des Abschnitts 14 bilden zusammen einen Anschlag aus, der bei hinreichender Relativverstellung zwischen Innenhülse 12 und Zapfenaufnahme 10 einen flächigen Kontakt der beiden Konturen 15 und 16 aneinander und somit eine ungedämpfte Kraft- bzw. Momentübertragung zwischen den Gelenkgabeln 2, 3 ermöglicht.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind die Abschnitte 14 außerdem so angeordnet, daß sich zwischen den Abschnitten 14 und einem axialen Ende der Außenhülse 11 ein ringförmiger axialer Spalt 17 ausbildet. Im Spalt 17 stehen sich eine Schulter 18 des Abschnitts 14 sowie eine Stirnseite 19 am Axialende der Außenhülse 11 axial gegenüber und wirken als Anschlag zusammen, der axiale Relativverstellungen zwischen der Innenhülse 12 und der Außenhülse 11 auf das Maß der Spaltweite des Spalts 17 begrenzt. Durch diesen, in axialer Richtung wirkenden Anschlag werden die vom Hülsenkörper 13 aufzunehmenden axialen Kräfte in Richtung eines Pfeiles 20 begrenzt, um eine Beschädigung des Hülsenkörpers 13 auszuschließen.

Bei der in den Fig. 1 und 3 wiedergegebenen Ausführungsform ist die Außenhülse 11 der Lagerbuchse an einem dem Gabelinneren zugewandten axialen Endbereich mit einem ringförmig umlaufenden Rastvorsprung 21 versehen, der im Inneren der Gelenkgabel 2 am Rand der Zapfenaufnahme 10 eingerastet ist. Die Außenhülse 11 wird dazu vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt, der ausreichend nachgiebig ist, um die Lagerbuchse 9 in die Zapfenaufnahme 10 einstecken zu können, wobei sich dann die Rastverbindung ausbilden kann. Dabei ist der Kunststoff der Außenhülse 11 von deutlich größerer Steifigkeit als das Elastomermaterial des Hülsenkörpers 13.

Entsprechend einer besonderen Ausführungsform gemäß Fig. 4 kann ein axiales Ende 22 der Innenhülse 12 trichterförmig ausgestaltet sein. Die Form dieses Axialendes 22 kann dabei so an den Hülsenkörper 13 angepaßt sein, daß der Hülsenkörper 13 einer axialen Verstellung der Innenhülse 12 in Richtung des Pfeils 20 relativ zur Außenhülse 11 mit zunehmender Relativverstellung zunehmend entgegenwirkt. Dies wird hier z. B. durch die Form des Axialendes 22 dadurch bewirkt, daß das Axialende 22 mit zunehmender Verstellung zunehmend am Hülsenkörper 13 zur Anlage kommt, so daß der Hülsenkörper 13 der Relativverstellung entgegenwirkende Kräfte stärker auf die Innenhülse 12 übertragen kann.

Claims (12)

1. Kardangelenk mit zwei über ein Zapfenkreuz (4) miteinander gekoppelten Gelenkgabeln (2, 3), wobei ein Zapfen (5) des Zapfenkreuzes (4) über ein Radiallager (6) in einer Zapfenaufnahme (10) einer der Gelenkgabeln (2, 3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zapfen (5) und Zapfenaufnahme (10) ein zylindrischer Hülsenkörper (13) aus einem Elastomer angeordnet ist, über den eine Kraft- bzw. Momentübertragung zwischen Zapfen (5) und Zapfenaufnahme (10) zumindest bei kleineren Kräften bzw. Momenten erfolgt.

2. Kardangelenk nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in der Zapfenaufnahme (10) eine zylindrische Lagerbuchse (9) sitzt, die das Radiallager (6) umfaßt und die den Hülsenkörper (13) aufweist.

3. Kardangelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (9) eine zylindrische Außenhülse (11) aus einem relativ zum Hülsenkörper (13) steifen Material aufweist.

4. Kardangelenk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (9) eine zylindrische Innenhülse 12 aus einem relativ zum Hülsenkörper (13) steifen Material aufweist.

5. Kardangelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (12) der Lagerbuchse (9) durch einen Außenring (8) des Radiallagers (6) gebildet ist.

6. Kardangelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper (13) an die Zapfenaufnahme (10) oder an den Außenring (8) des Radiallagers (6) oder an die Innenhülse (12) der Lagerbuchse (9) und/oder an die Außenhülse (11) der Lagerbuchse (9) anvulkanisiert ist.

7. Kardangelenk zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse an einem Axialende zumindest einen radial nach außen vorstehenden Abschnitt (14) aufweist, der mit einem radial gegenüberliegenden Abschnitt der Gelenkgabel (2, 3) einen Anschlag ausbildet, der radial Relativverstellungen zwischen Zapfen (5) und Zapfenaufnahme (10) auf ein radiales Spiel zwischen Innenhülsenabschnitt (14) und Gelenkgabelabschnitt begrenzt.

8. Kardangelenk zumindest nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (12) an einem Axialende zumindest einen radial nach außen vorstehenden Abschnitt (14) aufweist, der mit einem radial gegenüberliegenden Abschnitt der Außenhülse (11) einen Anschlag ausbildet, der radial Relativverstellungen zwischen Zapfen (5) und Zapfenaufnahme (10) auf ein radiales Spiel zwischen Innenhülsenabschnitt (14) und Außenhülsenabschnitt begrenzt.

9. Kardangelenk nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag in Richtung der Momentübertragung ausgebildet ist.

10. Kardangelenk zumindest nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (12) an einem Axialende zumindest einen Abschnitt (14) aufweist, der radial nach außen soweit vorsteht, daß er ein Axialende der Außenhülse (11) zumindest teilweise axial überlappt, wobei der Abschnitt (14) der Innenhülse (12) mit dem axial gegenüberliegenden Axialende der Außenhülse (11) einen Anschlag ausbildet, der axiale Relativverstellungen zwischen Außenhülse (11) und Innenhülse (12) begrenzt.

11. Kardangelenk zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (12) so ausgebildet ist, daß der Hülsenkörper (13) in axialer Richtung eine größere Steifigkeit aufweist als in radialer Richtung.

12. Kardangelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer der Gelenkgabeln (2, 3) beide zugeordnete Zapfen (5) des Zapfenkreuzes (4) jeweils mittels einer solchen Lagerbuchse (9) gelagert sind.