DE102006001200A1

DE102006001200A1 - Antriebswellenkupplung

Info

Publication number: DE102006001200A1
Application number: DE102006001200A
Authority: DE
Inventors: Robert Stuart Feldmann
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2006-08-24
Also published as: US20060183558A1

Abstract

Es wird eine biegsame Antriebsstrangkupplung zum Verbinden von zwei Rotationselementen bereitgestellt und sie umfasst eine Mehrzahl von beabstandeten Befestigungsabschnitten, welche mit einem zweiten Material wie mikrozellulares Urethan übergossen ist, das verbesserte torsionale Vibrationstrennung als auch verringerte Spitzenbelastungen erzielt, die zwischen den Rotationselementen übertragen werden. Außerdem sorgt die Konstruktion für verringerte Masse, verringerte Kosten und verringerte Geräuschübertragung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebsstrangkupplungen und insbesondere eine biegsame Antriebsstrangkupplung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Biegsame Antriebsstrangkupplungen finden Verwendung in vielen Anwendungen darunter Kraftfahrzeuge, Geräte, Bauausrüstung, Produktionsausrüstung und andere industrielle Anwendungen, wo es erstrebenswert ist, zwei Rotationselemente miteinander zu verbinden, während Vibration gedämpft, Drehmomentspitzen isoliert und Spitzenbelastungen verringert werden. Es wird auf diesem Gebiet der Technik angestrebt, eine biegsame Kupplung mit verringerter Masse, gesenkten Kosten, verbesserter torsionaler Vibrationstrennung, verringerten Spitzenbelastungen und verringertem Geräuschniveau bereitzustellen.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Miteinander-Verbinden zweier Rotationselemente bereit, welche eine Einlage mit einer Mehrzahl von beabstandeten Befestigungsabschnitten umfasst, wobei jeder der beabstandeten Befestigungsabschnitte so ausgelegt ist, um sich an einem der zwei Rotationselemente anzubringen. Die Einlage ist aus einem ersten Material hergestellt, welches allgemein steif, trotzdem biegsam ist, wie zum Beispiel Kunststoff, darunter glasfaserverstärktes Nylon, Stahl und andere Materialien. Ein zweites Material wird zwischen die Mehrzahl der beabstandeten Befestigungsabschnitte eingegossen und ist vorzugsweise ein komprimierbares Material, wie zum Beispiel mikrozellulares Urethan, obwohl auch andere Materialien verwendet werden können. Das komprimierbare Material kann eine lineare oder nichtlineare Federrate in der Verdichtung aufweisen, was abhängig von der spezifischen Anwendung ist.

Weitere Gebiete der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung, welche hierin im Folgenden vorgelegt wird, offenbar. Es versteht sich von selbst, dass die detaillierte Beschreibung und die besonderen Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnen, bloß zum Zweck der Darstellung gedacht sind und nicht beabsichtigen, den Umfang der Erfindung zu beschränken.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger durch die detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen verstanden, wobei:
1 eine Querschnittsansicht einer Antriebsstrangkupplung zum Verbinden des ersten und des zweiten Rotationselements gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Draufsicht der biegsamen Antriebswellenkupplung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist, wobei die übergossene Einlage in unsichtbarer Darstellung gezeigt wird;
3 eine Draufsicht der Einlage ist, welche in der biegsamen Antriebswellenkupplung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
4 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang der Linie 4-4 aus 3 aufgenommen ist;
5 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Einlage gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine Querschnittsansicht ist, welche entlang der Linie 6-6 aus 5 aufgenommen ist; und
7 eine detaillierte Ansicht ist, welche eine alternative Ausführungsform der Schaltfinger der Antriebswellenkupplung gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen) ist bloß beispielhaft in ihrer Natur und beabsichtigt in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch zu beschränken. Mit Bezugnahme auf 1-4 wird nun eine biegsame Antriebsstrangkupplung 10 gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Antriebsstrangkupplung 10 wird zum Miteinander-Verbinden eines ersten Rotationselements 12 und eines zweiten Rotationselement 14 bereitgestellt, wobei jedes davon jeweils mit einer Befestigungsgabel 16, 18 vorgesehen ist. Die erste Gabel 16 umfasst eine Mehrzahl von Armen 20 (von denen nur einer gezeigt ist) und von denen jeder eine Öffnung 22 zum Aufnehmen eines ersten Satzes von Befestigungselementen 24 umfasst. Die Gabel 18 umfasst ebenfalls eine Mehrzahl von Armen 26, welche mit den Öffnungen 28 zum Aufnehmen eines zweiten Satzes von Befestigungselementen 30 vorgesehen sind. Obwohl die ersten und zweiten Rotationselemente 12, 14 und die Gabeln 16, 18 zu veranschaulichenden Zwecken gezeigt werden, versteht es sich von selbst, dass die biegsame Antriebsstrangkupplung auch mit anderen Gabelgestaltungen eingesetzt werden kann.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die biegsame Kupplung 10 sechs Öffnungen 32A, 32B. Drei Öffnungen 32A sind zum Aufnehmen der mit Gewinde versehenen Befestigungselemente 24 zum Verbinden der ersten Gabel 16 bereitgestellt und drei Öffnungen 32B sind zum Aufnehmen der Befestigungselemente 30 zur Verbindung mit der zweiten Gabel 18 vorgesehen. Wie aus 2 ersichtlich, sind die Öffnungen 32A abwechselnd zwischen den Öffnungen 32B angeordnet.
Die biegsame Antriebsstrangkupplung 10 umfasst eine Einlage 40, welche aus einem ersten Material hergestellt ist und welche durch ein zweites Material 42 übergossen ist. Die Einlage 40, wie in 3 und 4 dargestellt, umfasst ein erstes Einlageelement 44 und ein zweites Einlageelement 46, wobei das erste Einlageelement einen zentralen, ringförmigen Nabenabschnitt 48 und eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Befestigungsabschnitten 50 umfasst, wobei jeder mit einer Öffnung 32A ausgestattet ist, welche sich durch ihn hindurch erstreckt. Das zweite Einlageelement 46 umfasst ebenfalls einen ringförmigen, zentralen Nabenabschnitt 52 mit einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden Befestigungsabschnitten 56, welche sich nach außen davon erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform sind die zentralen Nabenabschnitte 48, 52 des ersten und des zweiten Einlageelements 44, 46 konzentrisch zueinander, wobei der zentrale Nabenabschnitt 52 des zweiten Einlageelements 46 im zentralen Nabenabschnitt 48 des ersten Einlageelements 44 aufgenommen wird. Ein Raum oder Spalt 58 kann zwischen den zentralen Nabenabschnitten 48, 52, wie gewünscht, vorgesehen sein oder wenn gewünscht, kann kein Spalt ebendort dazwischen vorgesehen sein, um einen engeren Sitz zwischen dem ersten und dem zweiten Einlageelement 44, 46 bereitzustellen.
Die Befestigungsabschnitte 50 des ersten Einlageelements 44 und die Befestigungsabschnitte 56 des zweiten Einlageelements 46 sind abwechselnd zwischen einander mit einem Raum 60 angeordnet, welcher zwischen jedem der benachbarten Befestigungsabschnitte 50 und 56 vorgesehen ist. Die Räume 60 können so bereitgestellt werden, dass jeder Raum 60 von gleicher Abmessung ist oder alternativ können die Räume besonders gestaltet sein, um unterschiedliche dynamische oder funktionale oder Leistungsmerkmale in Abhängigkeit zur Rotationsrichtung der Rotationselemente 12, 14 bereitzustellen.
Das erste und das zweite Einlagenelement 44, 46 werden mit dem zweiten Material 42 übergossen, wie in 2 dargestellt, so dass das zweite Material in den Räumen 60 zwischen den Befestigungsabschnitten 50, 56 des ersten und des zweiten Einlageelements 44, 46 bereitgestellt ist. Das zweite Material 42 ist vorzugsweise ein komprimierbares Material, welches eine nichtlineare Federrate aufweist, wie mikrozellulares Urethan, obwohl es sich von selbst versteht, dass andere biegsame und komprimierbare Materialien ebenfalls eingesetzt werden können. Das Material der Einlage 40 kann Kunststoffmaterialien umfassen, welche allgemein als steif betrachtet werden, aber trotzdem biegsam sind, wie glasfaserverstärktes Nylon, während andere Materialien, wie andere Kunststoffe und Metalle, welche ähnliche Merkmale aufzeigen, ebenfalls eingesetzt werden könnten. Das mikrozellulare Urethanmaterial, welches in den Zwischenräumen 60 zwischen den Befestigungsabschnitten 50, 56 vorgesehen ist, erlaubt verbesserte torsionale Vibrationstrennung und verringerte Spitzenbelastungen, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Rotationselement 12, 14 übertragen werden.
Die biegsame Antriebsstrangkupplung 10 stellt auch verringerte Masse, verringerte Kosten und verringertes Geräuschniveau im Vergleich zu den derzeitigen biegsamen Kupplungskonstruktionen bereit. Das übergossene Mikrozellularurethanmaterial stellt eine leise und geringmassige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Einlageelement 44, 46 bereit. Die Kupplung 10 der vorliegenden Erfindung nimmt auch einen "kegelförmigen Winkel" oder eine winkelige Schiefstellung des ersten und des zweiten Rotationselements 12, 14 auf, während sie die Rotationsverbindung dazwischen bereitstellt. Die Kupplung 10 nimmt auch axiale Falschausrichtung /axiale Bewegung eines Rotationselements 12, 14 relativ zum anderen auf. Die Einlageelemente können mit angehobenen Schulterabschnitten 70, welche um die Öffnungen 32A, 32B vorgesehen sind, bereitgestellt werden, um es den Befestigungselementen 24, 30 und den Gabeln 16, 18 zu erlauben, in die erhöhten Schulterabschnitte 70 so einzugreifen, dass keine Metallbuchsen oder Drehmomentbegrenzer erforderlich sind. Es sollte jedoch klargestellt sein, dass Drehmoment begrenzende Buchsen ebenfalls in Kombination mit der biegsamen Antriebsstrangkupplung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
Mit Bezugnahme auf 5 und 6 wird nun eine alternative Einlage 100 für den Einsatz in der biegsamen Antriebsstrangkupplung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Einlage 100 ist als eine Elementeinheit ausgebildet, wobei sie einen Nabenabschnitt 102, eine Mehrzahl von einstückig ausgebildeten Speichen 104 und eine Mehrzahl von beabstandeten Befestigungsabschnitten 106A, 106B umfasst. Die Einlage 100 ist durch ein zweites Material 42 wie das mikrozellulare Urethanmaterial, oben besprochen, übergossen. Jeder abwechselnde Befestigungsabschnitt 106A der Einlage 100 ist mit einer Öffnung 32A zur Verbindung mit der ersten Gabel 16 mittels Befestigungselementen 24 ausgestattet, während jeder andere Befestigungsabschnitt 106B mit einer Öffnung 32B zur Verbindung mit der zweiten Gabel 18 mittels der Befestigungselemente 30 vorgesehen ist. Die Verbindung der Speichen 104 mit der zentralen Nabe 102 hält das erste und das zweite Rotationselement 12, 14 in koaxialer Ausrichtung, während sie den Befestigungsabschnitten 106A, 106B erlaubt, das mikrozellulare Urethanmaterial ebendort dazwischen zusammenzudrücken, um die torsionale Vibrationstrennung und die verringerten Spitzenbelastungen, die dazwischen zugeführt werden, zu erzielen.
Als noch eine weitere Modifikation, wie in 7 dargestellt, können die Befestigungsabschnitte 50, 56; 106A, 106B mit einer Gitterkonstruktion 200 bereitgestellt werden, welche eine Mehrzahl von kreuzlagigen Abschnitten 202 umfassen, um die Menge an Kunststoffmaterial, welches erforderlich ist, zu verringern, ohne deutlich seine strukturelle Ganzheit zu beeinflussen. Eine Gitterkonstruktion 200, wie in 7 dargestellt, kann auch zur Verringerung der Masse der gesamten biegsamen Antriebsstrangkupplung 10 beitragen.
Es versteht sich von selbst, dass die Materialien, die verwendet werden, die Geometrie der Befestigungsabschnitte und die Abstände dazwischen besonders gestaltet werden können, um bevorzugte Leistungsmerkmale zu ergeben.
Die Beschreibung der Erfindung ist in ihrem Wesen bloß beispielhaft und folglich besteht die Absicht, dass Abänderungen, welche nicht vom Hauptpunkt der Erfindung abweichen, in den Umfang der Erfindung fallen. Solche Abänderungen werden nicht als ein Abgehen vom Geist und Umfang der Erfindung betrachtet.

Claims

Vorrichtung zum Verbinden zweier Rotationselemente, umfassend: eine Einlage, welche eine Mehrzahl von beabstandeten Befestigungsabschnitten umfasst, wobei jeder der beabstandeten Befestigungsabschnitte so ausgelegt ist, um sich an einem der Rotationselemente zu befestigen, wobei die Einlage aus einem ersten Material hergestellt ist; und ein zweites Material, welches zwischen der Mehrzahl der beabstandeten Befestigungsabschnitte eingegossen ist, wobei das zweite Material ein komprimierbares Material ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste Material ein Kunststoffmaterial ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste Material glasfaserverstärktes Nylon ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Material mikrozellulares Urethan ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Einlage ein erstes Einlageelement und ein zweites Einlageelement umfasst, wobei jedes eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten umfasst, wobei die Befestigungsabschnitte des ersten Einlageelements abwechselnd zwischen den Befestigungsabschnitten des zweiten Einlageelements angeordnet sind, wobei das zweite Material über das erste und das zweite Einlageelement gegossen wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das erste und das zweite Einlageelement einen ersten beziehungsweise einen zweiten Nabenabschnitt umfassen, wobei jeder der Mehrzahl von Befestigungsabschnitten sich radial nach außen von einem ersten und zweiten Nabenabschnitt aus erstreckt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Mehrzahl von Befestigungsabschnitten sich radial nach außen von einem zentralen Nabenabschnitt aus erstreckt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das erste Material ein biegsames und relativ unkomprimierbares Material ist.
Vorrichtung zum Verbinden zweier Rotationselemente, umfassend: eine Kunststoffeinlage, welche eine Mehrzahl von beabstandeten Befestigungsabschnitten umfasst, wobei jeder der beabstandeten Befestigungsabschnitte so ausgelegt ist, um sich an einem der Rotationselemente zu befestigen; und mikrozellulares Urethan, welches zwischen der Mehrzahl der beabstandeten Befestigungsabschnitte eingegossen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Kunststoffeinlage ein erstes Einlageelement und ein zweites Einlageelement umfasst, wobei jedes eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten umfasst, wobei die Befestigungsabschnitte des ersten Einlageelements abwechselnd zwischen den Befestigungsabschnitten des zweiten Einlageelements angeordnet sind, wobei mikrozellulares Urethan über das erste und das zweite Einlageelement gegossen wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei jeder der beabstandeten Befestigungsabschnitte sich radial nach außen von einem zentralen Nabenabschnitt aus erstreckt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, des Weiteren umfassend einen Speichenabschnitt, welcher zwischen jedem der beabstandeten Befestigungsabschnitte und dem zentralen Nabenabschnitt angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei benachbarte Zwischenräume zwischen der Mehrzahl von beabstandeten Befestigungsabschnitten unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
Vorrichtung zum Verbinden zweier Rotationselemente, umfassend: eine Einlage, welche eine Mehrzahl von beabstandeten Befestigungsabschnitten umfasst, wobei jeder der beabstandeten Befestigungsabschnitte so ausgelegt ist, um sich an einem der Rotationselemente zu befestigen; und mikrozellulares Urethan, welches zwischen der Mehrzahl der beabstandeten Befestigungsabschnitte eingegossen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Einlage ein erstes Einlageelement und ein zweites Einlageelement umfasst, wobei jedes eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten umfasst, wobei die Befestigungsabschnitte des ersten Einlageelements abwechselnd zwischen den Befestigungsabschnitten des zweiten Einlageelements angeordnet sind, wobei mikrozellulares Urethan über das erste und das zweite Einlageelement gegossen wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei jeder der beabstandeten Befestigungsabschnitte sich radial nach außen von einem zentralen Nabenabschnitt aus erstreckt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, des Weiteren umfassend einen Speichenabschnitt, welcher zwischen jedem der beabstandeten Befestigungsabschnitte und dem zentralen Nabenabschnitt angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei benachbarte Zwischenräume zwischen der Mehrzahl von beabstandeten Befestigungsabschnitten unterschiedliche Abmessungen aufweisen.