DE102009054351A1

DE102009054351A1 - Drehmomentübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009054351A1
Application number: DE102009054351A
Authority: DE
Inventors: Joachim Rothe
Original assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-06-01
Also published as: WO2011063951A1; CN102725552A; DE202010018027U1; EP2504594A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) zum gedämpften Übertragen von Drehmomenten zwischen zwei Wellenabschnitten (30) mit einem ersten, einem der Wellenabschnitte (30) zugeordneten Flanschteil (12), einem zweiten, dem jeweils anderen Wellenabschnitt zugeordneten Flanschteil (14), wobei das erste Flanschteil (12) und das zweite Flanschteil (14) über wenigstens einen Verbindungsbolzen (16) drehmomentübertragend und relativ zueinander verschwenkbar miteinander verbunden sind, wobei dem wenigstens einen Verbindungsbolzen (16) eine elastomere Dämpfungsschicht (20) zur Dämpfung von Drehschwingungen zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der wenigstens eine Verbindungsbolzen (16) an einem der Flanschteile (12) fixiert ist und drehmomentübertragend sowie verschwenkbar in einer dem wenigstens einem Verbindungsbolzen (16) zugeordneten Aufnahmeöffnung (22) im jeweils anderen der Flanschteile (14) aufgenommen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung zum gedämpften Übertragen von Drehmomenten zwischen zwei Wellenabschnitten mit einem ersten, einem der Wellenabschnitte zugeordneten Flanschteil, einem zweiten, dem jeweils anderen Wellenabschnitt zugeordneten Flanschteil, wobei das erste Flanschteil und das zweite Flanschteil über wenigstens einen Verbindungsbolzen drehmomentübertragend und relativ zueinander verschwenkbar miteinander verbunden sind und dem wenigstens einen Verbindungsbolzen eine elastomere Dämpfungsschicht zur. Dämpfung von Drehschwingungen zugeordnet ist.
Derartige Vorrichtungen zur Drehmomentübertragung sind aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der DE 10 2006 012 758 A1 offenbart. Dieses Dokument beschreibt eine Gelenkscheibe zur drehmomentübertragenden Verbindung zwischen zwei Wellenabschnitten, denen jeweils ein Dreiarmflansch zugeordnet ist. Die Gelenkscheibe umfasst einen mehrteilig aufgebauten Tragkörper, welchem Aufnahmeeinrichtungen zugeordnet sind, die relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Jeder Aufnahmeeinrichtung ist eine sphärisch ausgebildete deformierbare Lage und eine zylindrisch ausgebildete elastische Lage zugeordnet. Die beiden Lagen wirken bei einer Relativbewegung der Aufnahmeeinrichtungen im Stil einer Reihenschaltung zusammen. Die Aufnahmeeinrichtungen umfassen ferner eine zylindrische Hülse und eine zumindest teilweise sphärisch ausgebildete Hülse, wobei die zylindrische Hülse von der zylindrischen elastischen Lage umgeben ist. Die elastische Lage ist von der zumindest teilweise sphärisch ausgebildeten Hülse umgeben, die wiederum von der teilweise sphärisch ausgebildeten elastischen Lage umgeben ist. Der Tragkörper ist bereichsweise sphärisch ausgebildet und besteht aus zwei Teilen. Am äußeren Umfang des Tragkörpers sind Ausnehmungen ausgebildet, in die die sphärisch ausgebildete elastische Lage gemeinsam mit der zumindest teilweise sphärisch ausgebildeten Hülse hineinragt. Die Gelenkscheibe gemäß DE 10 2006 012 758 A1 weist ferner eine Zentrierhülse zur Aufnahme der Wellenenden auf.
Die Gelenkschreibe gemäß DE 10 2006 012 758 A1 weist aufgrund der Vielzahl von Einzelteilen einen relativ komplexen Aufbau auf. So besteht der zwischen den beiden Dreiarmflanschen angeordnete Tragkörper aus zwei Einzelteilen, die im zusammengesetzten Zustand die Aufnahmeeinrichtungen, das heißt die beiden über verschiedene elastischen Lagen verbundenen Hülsen, aufnehmen. Durch die Vielzahl von herzustellenden und zu montierenden Einzelteilen ist die Gelenkscheibe gemäß DE 10 2006 012 758 A1 in der Herstellung relativ teuer und aufwendig. Bei der Anordnung der beiden Dreiarmflansche mit dem dazwischen vorgesehenen Tragkörper, der wechselweise an beiden Flanschteilen angeschraubt ist, ist der zulässige Beugewinkel bei der Gelenkscheibe gemäß diesem Dokument relativ klein. Dadurch sind schon bei kleinen Drehmomenten die Belastungen in den beiden elastischen Lagen und den Aufnahmeeinrichtungen sehr hoch, was sich negativ auf die Lebensdauer auswirkt.
Ferner ist aus dem Dokument DE 103 48 787 B3 eine Vorrichtung bekannt, bei der sich zwei Wellenenden über ein kugelgelenkiges Lager gegenseitig zentrieren, wobei die Wellenenden drehmomentübertragend und gegeneinander begrenzt axial verschiebbar sowie beugbar miteinander verbunden sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehmomentübertragungsvorrichtung der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die bei vereinfachtem Aufbau kostengünstig herzustellen ist und eine Erhöhung der Lebensdauer zulässt.
Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei der der wenigstens eine Verbindungsbolzen an einem der Flanschteile fixiert ist und drehmomentübertragend sowie verschwenkbar in einer dem wenigstens einen Verbindungsbolzen zugeordneten Aufnahmeöffnung im jeweils anderen der Flanschteile aufgenommen ist.
Durch die Aufnahme des Verbindungsbolzens mit seiner wenigstens einen elastomeren Dämpfungsschicht in einem der Flanschteile kann die Anzahl der Bauteile gegenüber dem voranstehend beschriebenen Stand der Technik deutlich reduziert werden. Es ist kein zusätzlicher Tragkörper erforderlich, wie etwa im Stand der Technik beschrieben. Zudem kann aufgrund der Reduzierung der Bauteile bei der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung Bauraum im Bereich eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs eingespart werden.
Durch die Fixierung der Verbindungsbolzen über z. B. eine Schraubverbindung an nur einem der beiden Flanschteile entsteht der Vorteil, dass die durch die Fixierung auf das Flanschteil bzw. den Verbindungsbolzen wirkenden Kräfte deutlich verringert werden können. Aufgrund der Verringerung der auftretenden Kräfte kann dieses Flanschteil direkt an einem der Wellenabschnitte angeformt oder aus einem kostengünstigen Blechteil hergestellt werden, wodurch – gerade im Vergleich mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Drehmomentübertragungsvorrichtung mit geschmiedeten oder spanend hergestellten Flanschteilen – die Herstellungskosten für die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung erheblich reduziert werden können.
Um die Drehmomentübertragungsvorrichtung auf bestimmte Einsatzgebiete bzw. auf verschiedene Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen abstimmen zu können, sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass der wenigstens eine Verbindungsbolzen wenigstens zwei elastomere Dämpfungsschichten aufweist, die sich aneinander anlegen. Durch geeignete Gestaltung der wenigstens zwei Dämpfungsschichten, die vorzugsweise aus unterschiedlich harten Materialien hergestellt sind, können die Dämpfungscharakteristiken und der zulässige Beugewinkel, das heißt, der maximale Winkel, in dem die Flanschteile im Betrieb relativ zueinander auslenkbar sind, bedarfsweise eingestellt werden.
Hinsichtlich der Anordnung der wenigstens zwei elastomeren Dämpfungsschichten kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass sich eine innere, den Verbindungsbolzen umgebende elastomere Dämpfungsschicht an wenigstens einen Dämpfungskörper anlegt, wobei der wenigstens eine Dämpfungskörper an einer sich radial erstreckenden Seitenfläche der wenigstens einen Aufnahmeöffnung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist eine erste elastomere Dämpfungsschicht aus einem ersten Material direkt um den Verbindungsbolzen herum angeordnet. Der wenigstens eine Dämpfungskörper, an den sich die elastomere Dämpfungsschicht anlegt, steht mit der Aufnahmeöffnung eines der Flanschteile in Verbindung, um eine schwingungsgedämpfte Drehmomentübertragung zwischen den beiden Flanschteilen über den Verbindungsbolzen und die elastomere Dämpfungsschicht sowie den Dämpfungskörper zuzulassen.
Zur Einstellung der Dämpfungscharakteristik und des zulässigen Beugewinkels bzw. der Auslenkung der beiden Flanschteile relativ zueinander können gemäß der Erfindung in die wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht wenigstens zwei elastomere Dämpfungskörper eingebettet sein, wobei die wenigstens zwei elastomeren Dämpfungskörper sich an eine Innenfläche der wenigstens einen Aufnahmeöffnung anlegen.
Um eine möglichst sichere Aufnahme der Dämpfungskörper und der Dämpfungsschicht in der wenigstens einen Aufnahmeöffnung eines der Flanschteile zu erreichen, kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die wenigstens eine Aufnahmeöffnung einen sphärischen Abschnitt aufweisen, wobei die wenigstens eine Dämpfungsschicht und die wenigstens zwei Dämpfungskörper einen zu dem sphärischen Abschnitt der Aufnahmeöffnung komplementären sphärischen Abschnitt aufweisen. Mit anderen Worten, werden die vorzugsweise aus einem härteren Material als die elastomere Dämpfungsschicht bestehenden Dämpfungskörper derart in der Aufnahmeöffnung bzw. der elastomeren Dämpfungsschicht angeordnet, dass sie zur axialen Sicherung bzw. zur Auslenkungsbegrenzung der beiden Flanschteile relativ zueinander eingesetzt werden können.
Als Alternative zu den voranstehend beschriebenen Ausführungsform der elastomeren Dämpfungsschichten kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Verbindungsbolzen wenigstens zwei elastomere Dämpfungsschichten aufweist, wobei die wenigstens zwei elastomeren Dämpfungsschichten durch eine Schicht aus einem weiteren Material getrennt sind. So kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei elastomeren Dämpfungsschichten durch ein buchsenförmiges Element, beispielsweise aus Metall, getrennt sind, wobei das buchsenförmige Element an eine oder beide Dämpfungsschichten anvulkanisiert sein kann.
Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die wenigstens eine Aufnahmeöffnung einen sphärischen Abschnitt aufweisen, wobei die die wenigstens zwei elastomeren Dämpfungsschichten trennende Schicht aus einem anderen Material einen sphärischen Abschnitt der Aufnahmeöffnung komplementären sphärischen Abschnitt aufweist. Bei dieser Ausführungsform weist somit die die beiden elastomeren Dämpfungsschichten trennende Materialschicht, beispielsweise ein buchsenförmiges Element, einen sphärischen Abschnitt auf, der unter Zusammenwirkung mit dem sphärischen Abschnitt der Aufnahmeöffnung bei kardanischen Belastungen den Beugewinkel sowie die axiale Auslenkung der beiden Flanschteile relativ zueinander begrenzen kann.
Erfindungsgemäß kann zudem vorgesehen sein, dass an dem wenigstens einen Verbindungsbolzen eine Buchse angeordnet ist, an die sich eine der elastomeren Dämpfungsschichten anlegt.
Um bei im Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung auftretenden kardanischen Belastungen eine möglichst gleichmäßige und geführte Auslenkung der beiden Flanschteile relativ zueinander zu erreichen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die wenigstens eine Aufnahmeöffnung in einem der Flanschteile eine gerundete, die Schwenkbewegung des Verbindungsbolzens führende Flächengeometrie aufweist.
Zur Begrenzung von axialen Auslenkungen sowie zur Begrenzung von Auslenkungen aufgrund von kardanischen Belastungen im Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung Auslenkungsbegrenzungsmittel aufweist.
Die Auslenkungsbegrenzungsmittel können an verschiedenen Stellen der Drehmomentübertragungseinrichtung vorgesehen werden. So sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass der wenigstens eine Verbindungsbolzen zumindest einen sich in radialer Richtung erstreckenden, als Auslenkungsbegrenzungsmittel wirkenden Vorsprung aufweist, der in wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht zumindest teilweise eingebettet ist. Vorzugsweise kann sich der Vorsprung hier in Form einer Zunge von dem Verbindungsbolzen in radialer Richtung weg erstrecken. Es ist jedoch auch denkbar, dass sich der Vorsprung scheibenförmig von dem Umfang des Verbindungsbolzens in radialer Richtung erstreckt.
Als Alternative zu der voranstehend beschriebenen Ausführungsform kann der wenigstens eine Verbindungsbolzen erfindungsgemäß an seinem zu dem axialen Ende, mit dem er an einem der Flanschteile fixiert ist, entgegengesetzten axialen Ende ein als Auslenkungsbegrenzungsmittel wirkendes, scheibenförmiges Element aufweisen.
Zur Zentrierung der beiden durch die Drehmomentübertragungsvorrichtung verbundenen Wellenabschnitte kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Zentrierhülse zumindest an einem der beiden Flanschteile angeordnet ist, die einen an dem jeweils anderen Flanschteil befestigten Zentrierzapfen aufnimmt, wobei die Zentrierhülse und der Zentrierzapfen über wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht gelenkig miteinander verbunden sind.
Wie bereits erwähnt, können durch die Fixierung des wenigstens einen Verbindungsbolzens an nur einem der Flanschteile die durch die Fixierung auf das Flanschteil sowie auf den Verbindungsbolzen wirkenden Kräfte reduziert werden, wodurch erfindungsgemäß zumindest eines der beiden Flanschteile direkt an einem der Wellenabschnitte angeformt werden kann. Ferner kann vorgesehen sein, dass durch dieses aus einem Blechteil geformte bzw. direkt an dem Wellenabschnitt angeformte Flanschteil sowohl das Gewicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung als auch die Herstellungskosten gegenüber einem geschmiedeten oder spanend hergestellten Flanschteil deutlich reduziert werden können.
Um Drehmomente zwischen der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung und den Wellenabschnitten sicher übertragen zu können, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass wenigstens eines der Flanschteile eine axiale Innenverzahnung aufweist, die mit einer korrespondierenden in axialer Richtung verlaufenden Außenverzahnung an einem der Wellenabschnitte drehmomentübertragend in Eingriff steht. Durch die Axial-Innenverzahnung des Flanschteils und die Axial-Außenverzahnung des Wellenabschnitts können auch axiale Verlagerungen der Wellenabschnitte relativ zueinander ausgeglichen werden, ohne dass aus diesen axialen Verlagerungen entstehende Stöße in axialer Richtung auf die Drehmomentübertragungsvorrichtung übertragen werden, wodurch die Lebensdauer der Drehmomentübertragungsvorrichtung erhöht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der wenigstens eine Verbindungsbolzen an wenigstens einem der Flanschteile über eine Schraub- oder Schweißverbindung fixiert sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Wellenanordnung mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung der voranstehend beschriebenen Art.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:
1, 2 perspektivische Ansichten einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV aus 3;
5 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie V-V aus 3;
6 eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
8 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VIII-VIII aus 7;
9 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IX-IX aus 7;
10 eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
11 eine Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;
12 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XII-XII aus 11; und
13 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIII-XIII aus 11.
Die 1 und 2 zeigen perspektivische Ansichten einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 weist ein erstes Flanschteil 12 und ein zweites Flanschteil 14 auf. Die beiden Flanschteile sind über Verbindungsbolzen 16 miteinander verbunden. Aus 1 erkennt man, dass die Verbindungsbolzen 16 mit dem ersten Flanschteil 12 über eine Schraubverbindung verbunden sind. Dazu weisen die Verbindungsbolzen 16 ein Außengewinde auf, mit dem sie über Muttern 18 an dem ersten Flanschteil 12 befestigt sind.
Bei vergleichender Betrachtungsweise der 1 und 2 erkennt man, dass das zweite Flanschteil 14 Aufnahmeöffnungen 20 aufweist, in denen die Verbindungsbolzen 16 über ihre wenigstens eine elastische Dämpfungsschicht 22 aufgenommen sind. Die elastischen Dämpfungsschichten 22 werden mit Bezug auf die 3 und 4 im Folgenden detailliert beschrieben.
In 2 ist ferner ein mit den Verbindungsbolzen 16 verbundenes, scheibenförmiges Element 24 gezeigt, das als Auslenkungsbegrenzungsmittel wirkt. Die Auslenkungsbegrenzungsscheibe 24 wird bei der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 genutzt, um sowohl die Auslenkungen in axialer Richtung der beiden Flanschteile 12, 14 relativ zueinander als auch den durch kardanische Belastungen im Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 hervorgerufenen Verkippungswinkel der beiden Flanschteile 12, 14 relativ zueinander zu begrenzen.
Ferner erkennt man aus 2 andeutungsweise, dass in dem Flanschteil 14 eine Innenverzahnung 26 ausgebildet ist, die mit einer Außenverzahnung 28 eines in 2 teilweise dargestellten Wellenabschnitts 30 drehmomentübertragend in Eingriff steht.
2 zeigt zudem, dass die Auslenkungsbegrenzungsscheibe 24 an einem axialen Endabschnitt der Verbindungsbolzen 16 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Auslenkungsbegrenzungsscheibe 24 an der von dem ersten Flanschteil 12 abgewandten Seite des zweiten Flanschteils 14 angeordnet.
3 zeigt eine Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Man erkennt aus 3 das zweite Flanschteil 14 sowie die darin ausgebildeten Aufnahmeöffnungen 20 zur Aufnahme der elastomeren Dämpfungsschicht 22. Die Aufnahmeöffnungen 20 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung sind in Form von Kreisringsegmenten ausgebildete Ausnehmungen in dem zweiten Flanschteil 14 und weisen dementsprechend einen sich in radialer Richtung aufweitenden Querschnitt auf. Mit anderen Worten ist ein Innenring 14a des Flanschteils 14 mit einem Außenring 14b über Verbindungsstege 14c verbunden.
Zudem zeigt 3 erneut die in dem zweiten Flanschteil 14 ausgebildete Innenverzahnung 26, welche zur Drehmomentübertragung mit einer korrespondierenden Außenverzahnung 28 eines Wellenabschnitts 30 zusammenwirkt. Das als Auslenkungsbegrenzungsscheibe 24 ist an den axialen Enden der Verbindungsbolzen 16 befestigt.
4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IV-IV aus 3. In 4 erkennt man wiederum den Verbindungsbolzen 16, der an einem axialen Endabschnitt 16a ein Außengewinde aufweist. Zur Befestigung an dem ersten Flanschteil 12 wird der Verbindungsbolzen 16 mit dem axialen Endabschnitt 16a in eine Öffnung 32 in dem ersten Flanschteil 12 eingeführt und an diesem Flanschteil 12 mit der Mutter 18 angeschraubt. An einem zweiten axialen Endabschnitt 16b des Verbindungsbolzens 16 ist die Auslenkungsbegrenzungsscheibe 24, beispielsweise durch Vernieten angebracht, das heißt, der axiale Endabschnitt 16b wird durch eine Öffnung 24a in die Auslenkungsbegrenzungsscheibe 24 eingesteckt und anschließend vernietet, um die Auslenkungsbegrenzungsscheibe 24 an dem Verbindungsbolzen 16 zu befestigen.
Bei einer vergleichenden Ansicht der 3 und 4, insbesondere entlang der Schnittlinie IV-IV in 3, erkennt man, dass die elastische Dämpfungsschicht 22 in radialer Richtung jeweils über einen Dämpfungskörper 34 mit dem zweiten Flanschteil 14 in Verbindung steht. Die Dämpfungskörper 34 sind an Seitenflächen 36 der Verbindungsstege 14c (3.) angeordnet. Die elastomere Dämpfungsschicht 22 legt sich an die Dämpfungskörper 34 an, die mit den Seitenflächen 36 des Flanschteils 14 verbunden sind, und ermöglicht somit eine schwingungsgedämpfte Drehmomentübertragung. Über eine geeignete Materialwahl und Dimensionierung der elastomeren Dämpfungsschicht 22 und der an Seitenflächen 36 des zweiten Flanschteils 14 angeordneten Dämpfungskörper 34 können die Eigenschaften zur Drehschwingungsdämpfung der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 eingestellt werden. Durch die voranstehend beschriebene Anordnung der elastomeren Dämpfungsschicht 22 und der Dämpfungskörper 34 kann beispielsweise eine progressiv ansteigende Dämpfungskennlinie erreicht werden, das heißt je höher die zu übertragenden Drehmomente sind, umso mehr wird die elastomere Dämpfungsschicht 22 komprimiert und nähert sich an die Dämpfungskörper 34 an, wodurch die dämpfende Wirkung der elastomeren Dämpfungsschicht 22 reduziert wird, jedoch sehr hohe Drehmomente übertragen werden können.
Ferner zeigt 4, dass die elastomere Dämpfungsschicht 22 an ihrem in Richtung des axialen Endabschnitts 16b des Verbindungsbolzens 16 weisenden Ende sich mit einem Abschnitt 22a über den Dämpfungskörper 34 und die Seitenfläche 36 hinaus erstreckt. Dieser Abschnitt 22a trägt zur axialen Sicherung der Dämpfungsschichten 22 in der Aufnahmeöffnung 20 bei, wirkt also als zusätzliche Fixierung in axialer Richtung.
5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie V-V aus 3. Aus 5 sind erneut die beiden Flanschteile 12 und 14 ersichtlich, die über die Verbindungsbolzen 16 miteinander verbunden sind. Das erste Flanschteil 12 an dem die Verbindungsbolzen 16 mit Muttern 18 befestigt sind, kann aus einem Blech hergestellt bzw. direkt an einem Wellenabschnitt angeformt werden. Das Flanschteil 12 besteht aus zwei Teilen 12a und 12b, wobei das radial innenliegende Teil 12a in einem Befestigungsbereich der Verbindungsbolzen 16 zur Versteifung von dem Teil 12b umgeben ist, welches sich auch in Richtung eines rohrförmigen Abschnitts des Teils 12a erstreckt und sich an diesen anlegt. Der Vorteil, dass das erste Flanschteil 12 aus Blech hergestellt werden kann, resultiert aus der Befestigung der Verbindungsbolzen 16 allein an dem ersten Flanschteil 12. Dadurch können die auf das Flanschteil 12 bzw. die Verbindungsbolzen 16, die beim Stand der Technik immer an beiden Flanschen angeschraubt sind, durch die Verschraubung einwirkenden Kräfte erheblich reduziert werden. Aufgrund des aus einem Blechteil vereinfacht hergestellten ersten Flanschteils 12 kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 mit geringem Gewicht und sehr kostengünstig hergestellt werden.
Aus 5 erkennt man, wie die Verbindungsbolzen 16 mit ihrer elastomeren gekrümmt konturierten Dämpfungsschicht 22 in den Aufnahmeöffnungen 20 des zweiten Flanschteils 14 aufgenommen sind. Eine radial innenliegende Fläche 38 der Aufnahmeöffnung 20 ist mit einer Rundung ausgeführt, die die Schwenkbewegung bzw. Auslenkung des zweiten Flanschteils 14 relativ zu dem ersten Flanschteil 12 führt, d. h. die Fläche 38 ist zum „Abrollen” an der an den Verbindungsbolzen 16 angebrachten Dämpfungsschicht 22 ausgelegt.
5 zeigt ferner eine Zentrierhülse 40, die in dem radial innenliegenden Teil 12a des ersten Flanschteils 12 befestigt ist. Eine Innenumfangsfläche 42 der Zentrierhülse 40 ist mit einer gummielastischen Materialschicht 44 versehen. In der gummielastischen Materialschicht 44 sind zwei Schultern 46 und 48 ausgebildet, von denen ein Lageraußenring 50 gehalten wird. Im Lageraußenring 50 ist ein Lagerinnenring 52 gelagert, der eine Öffnung 54 aufweist. In der Öffnung 54 ist ein mit dem zweiten Flanschteil 14 verbundener Zentrierzapfen 56 aufgenommen. Die an dem ersten Flanschteil 12 angeordnete Zentrierhülse 40 und der an dem zweiten Flanschteil 14 angebrachte Zentrierzapfen 56 werden somit über den Lageraußenring 50 und den Lagerinnenring 52 gelenkig miteinander verbunden. Die Zentrierhülse 40 kann beispielsweise in das erste Flanschteil 12 eingepresst werden. Auch der Zentrierzapfen 56 kann über eine Schraub- oder Pressverbindung mit dem zweiten Flanschteil 14 verbunden werden.
In 5 ist wiederum der Wellenabschnitt 30 mit der Außenverzahnung 28 gezeigt, die zur Drehmomentübertragung mit einer in dem Flanschteil 14 ausgebildeten Außenverzahnung 26 in Eingriff steht.
Im Betrieb der Drehmomentübertragungsanordnung wird beispielsweise das zweite Flanschteil 14 über den Wellenabschnitt 30 und dementsprechend über einen Formschluss zwischen der Außenverzahnung 28 des Wellenabschnitts 30 und der Innenverzahnung 26 des zweiten Flanschteils 14 angetrieben. Das erste Flanschteil 12 wiederum ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs beispielsweise mit einer Kardanwelle verbunden. Zum Ausgleich von kardanischen Antriebsbewegungen im Betrieb, d. h. zum Ausgleich von Winkelversätzen zwischen den beiden Wellenabschnitten, hier nur der Wellenabschnitt 30 gezeigt, sind die beiden Flanschteile 12 und 14 über die Verbindungsbolzen 16 und deren elastomere Dämpfungsschichten 22 relativ zueinander verschwenkbar miteinander verbunden. Wird nun beispielsweise im Betrieb das erste Flanschteil 12 relativ zur Mittelachse M der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 ausgelenkt, wird diese Auslenk- bzw. Schwenkbewegung durch die Innenfläche 38 der Aufnahmeöffnung 20 unter Zusammenwirkung mit der elastomeren Dämpfungsschicht 22 geführt, bei gleichzeitiger Dämpfung von Drehschwingungen durch die elastomere Dämpfungsschicht 22 und die Dämpfungskörper 34. Zur Führung der Schwenkbewegung zwischen dem ersten Flanschteil 12 und dem zweiten Flanschteil 14 trägt auch die Zentrierhülse 40 bei, die mit dem Zentrierzapfen 56 über den Lageraußenring 50 und den Lagerinnenring 52 verbunden ist.
Zur Begrenzung der Schwenkbewegungen zwischen dem ersten Flanschteil 12 und dem zweiten Flanschteil 14 bzw. zur Begrenzung von Verlagerungen in axialer Richtung der beiden Flanschteile 12 und 14 relativ zueinander ist die Auslenkungsbegrenzungsscheibe 24 an dem axialen Endabschnitten 16b der Verbindungsbolzen 16 angeordnet. Sollte die Auslenkung ein vorbestimmtes Maß erreichen, legt sich die Auslenkungsbegrenzungsscheibe 24 an das zweite Flanschteil 14 zumindest abschnittsweise an und begrenzt somit die Auslenkung der beiden Flanschteile 12 und 14 zueinander, wodurch Schäden insbesondere an den Verbindungsbolzen 16 und deren elastomeren Dämpfungsschichten 22 vermieden werden. Bei der Gestaltung der elastomeren Dämpfungsschichten 22 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung können die Dämpfungsschichten 22 ggf. einzeln ausgetauscht werden. Mit anderen Worten kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 so auf die unterschiedlichen Anforderungen, insbesondere die Zug-/Druckbeanspruchungen, bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen abgestimmt werden. Zudem kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung durch unterschiedlich harte Dämpfungsschichten 22 akustisch auf verschiedene Fahrzeugtypen eingestellt werden.
Im Folgenden werden mit Bezug auf die weiteren Figuren weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Zur Vermeidung von Wiederholungen und zur Vereinfachung der Beschreibung werden für gleichwirkende oder gleichartige Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet, wie im ersten Ausführungsbeispiel, jedoch jeweils mit einer fortlaufenden Ziffer je Ausführungsbeispiel vorangestellt.
6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In 6 erkennt man wiederum die Drehmomentübertragungsvorrichtung 110 mit ihrem ersten Flanschteil 112 und ihrem zweiten Flanschteil 114, die über die Verbindungsbolzen 116 drehmomentübertragend und relativ zueinander schwenkbar verbunden sind. Die Verbindungsbolzen 116 sind über eine Schraubverbindung mit den Muttern 118 an dem ersten Flanschteil 112 befestigt. Man erkennt bereits aus 7 zumindest andeutungsweise, dass die Aufnahmeöffnungen 120 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen sphärische Abschnitte, d. h. einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
7 zeigt eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Man erkennt aus 7 die in dem zweiten Flanschteil 114 ausgebildeten Aufnahmeöffnungen 120, in denen die Verbindungsbolzen 116 mit ihrer elastomeren Dämpfungsschicht 122 aufgenommen sind. In 7 ist wiederum die in dem zweiten Flanschteil 114 ausgeformte Innenverzahnung 126 gezeigt, die mit einer Außenverzahnung 128 an einem Wellenabschnitt 130 drehmomentübertragend in Eingriff steht.
8 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VIII-VIII aus 7. Man erkennt erneut, dass der Verbindungsbolzen 116 mit seinem axialen Endabschnitt 116a durch eine Öffnung 132 in dem ersten Flanschteil 112 gesteckt und über eine Mutter 118 an dem ersten Flanschteil 112 befestigt werden. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich zu der Mutter 118 noch eine Beilagscheibe 158 zum Befestigen des Verbindungsbolzens 116 an dem ersten Flanschteil 112 vorgesehen.
In 8 erkennt man ferner, dass die Aufnahmeöffnung 120 gemäß dieser Ausführungsform eine sphärische geformte Innenoberfläche aufweist. Der Verbindungsbolzen 116 ist gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung über zwei elastomere Dämpfungsschichten 122a und 122b, die durch eine weitere Materialschicht 160 voneinander getrennt sind, mit der Aufnahmeöffnung 120 in dem zweiten Flanschteil 114 verbunden. Die Schicht 160 aus einem weiteren Material ist hier ein abschnittsweise sphärische ausgebildetes, buchsenförmiges Element, beispielsweise aus Metall. Die Buchse 160 weist eine zu der sphärischen Wölbung der Aufnahmeöffnung 120 komplementäre Wölbung auf. Die komplementären Wölbungen der Aufnahmeöffnungen 120 und der Buchsen 160 tragen zur Führung der Schwenkbewegung zwischen dem ersten Flanschteil 112 und dem zweiten Flanschteil 114 relativ zueinander bei und wirken gleichzeitig als Auslenkungsbegrenzungsmittel hinsichtlich einer Schwenkbewegung sowie einer axialen Bewegung. Wie man aus den 7 und 8 erkennt, sind bei dieser Ausführungsform der Erfindung – im Gegensatz zu der ersten mit Bezug auf die 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsform – keine zusätzlichen Auslenkungsbegrenzungsmittel außer den komplementären sphärischen Abschnitte der Aufnahmeöffnungen 120 und der Buchsen 160 vorgesehen. Neben der Buchse 160 ist eine um den Verbindungsbolzen 116 angeordnete zylindrische Buchse 162 vorgesehen. Die Buchsen 160 und 162 können mit den elastischen Dämpfungsschichten 122a und 122b beispielsweise durch Vulkanisieren verbunden werden.
9 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie IX-IX aus 7. Man erkennt die beiden Flanschteile 112 und 114 sowie die Zentrierhülse 140, die über den Lageraußenring 150 und den Lagerinnenring 152 gelenkig mit dem Zentrierzapfen 156 an dem zweiten Flanschteil 114 verbunden ist. Aus 9 wird nun deutlicher ersichtlich, wie die sphärischen Abschnitte der Aufnahmeöffnungen 120 in dem Flanschteil 114 mit den komplementären, sphärischen Abschnitten der Buchsen 160 zur Auslenkungsbegrenzung und zur Führung der Schwenkbewegung zwischen dem ersten Flanschteil 112 und dem zweiten Flanschteil 114 zusammenwirken. Bei einer Schwenkbewegung der beiden Flanschteile 112 und 114 relativ zueinander, können die elastomeren Dämpfungsschichten 122a und 122b gedehnt bzw. komprimiert werden, bis sich der sphärische Abschnitt der Buchse 160 an den sphärischen Abschnitt der Aufnahmeöffnung 122 anlegt, wodurch die Schwenkbewegung der beiden Flanschteile 112 und 114 relativ zueinander begrenzt wird. Auch eine axiale Verlagerung der beiden Flanschteile 112 und 114 relativ zueinander kann durch Zusammenwirken der sphärischen Abschnitte der Aufnahmeöffnungen 120 und der Buchsen 160 begrenzt werden. Mit anderen Worten können sich die beiden Flanschteile 112, 114 solange axial zueinander verlagern, bis sich die Buchse 160 an einen Rand des sphärischen Abschnitts der Aufnahmeöffnung 120 anlegt, wodurch auch Verlagerungen in axialer Richtung begrenzt werden.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei man wiederum aus 10 die beiden Flanschteile 212 und 214 erkennt, die über die Verbindungsbolzen 216 auslenkbar und drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
11 zeigt eine Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung 210 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Man erkennt in dem aufgebrochenen Bereich der Vorderansicht gemäß 11, dass neben der elastomeren Dämpfungsschicht 222 Dämpfungskörper 264 vorgesehen sind, worauf mit Bezug auf die 12 und 13 im Folgenden detailliert eingegangen wird.
12 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XII-XII aus 11. Man erkennt aus 12 – ebenso wie bei den ersten beiden Ausführungsformen der Erfindung – die Verbindungsbolzen 216, die mit einer Mutter 218 und einer Beilagscheibe 258 an dem ersten Flanschteil 212 befestigt sind. Die Aufnahmeöffnungen 220 in dem zweiten Flanschteil 214 weisen, wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung, einen sphärischen Oberflächenabschnitt auf. Neben der elastomeren Dämpfungsschicht 220 sind bei dieser Ausführungsform der Erfindung ringförmige Dämpfungskörper 264 angeordnet. Wie in 12 gezeigt, sind die ringförmigen Dämpfungskörper 264 jeweils an den axialen Endbereichen der Aufnahmeöffnung 220 angeordnet und teilweise in der elastomeren Dämpfungsschicht 222 eingebettet. Die elastomeren Dämpfungskörper 264 bilden zusammen mit der elastomeren Dämpfungsschicht eine sphärische Kontur, die zu dem sphärischen Abschnitt der Aufnahmeöffnung 220 komplementär ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die ringförmigen Dämpfungskörper 264 aus einem härten Material als die elastomere Dämpfungsschicht 220, beispielsweise aus Kunststoff. Andeutungsweise lässt sich in 12 ein zungenförmiger Vorsprung 266 an dem Verbindungsbolzen 216 erkennen, der als Auslenkungsbegrenzungsmittel wirkt.
13 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIII-XIII aus 11. Man erkennt die ringförmigen Dämpfungskörper 264, die an den axialen Endbereichen der Aufnahmeöffnungen 222 angeordnet sind und die elastomere Dämpfungsschicht 220 zwischen sich teilweise einschließen. An den Verbindungsbolzen 216 sind gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung sich in radialer Richtung erstreckende Vorsprünge 266 vorgesehen, die als Auslenkungsbegrenzungsmittel wirken. Die Vorsprünge 266 sind in die elastomere Dämpfungsschicht 220 eingebettet. Die ringförmigen Dämpfungskörper 264 werden in die Aufnahmeöffnungen 222 in dem zweiten Flanschteil 214 eingepresst, wodurch die elastomere Dämpfungsschicht 220 in geringem Umfang komprimiert wird. Die beiden Vorsprünge 266 können dementsprechend zur Auslenkungsbegrenzung in Richtung der beiden Dämpfungskörper 264 bewegt werden, bis die Dämpfungsschicht derart komprimiert ist, dass sich die Vorsprünge 266 an die Dämpfungskörper 264 anlegen.
Im Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung 210 können die beiden Flanschteile 212 und 214 soweit zueinander ausgelenkt bzw. verlagert werden, bis sich die Vorsprünge 266 unter Komprimierung der elastomeren Dämpfungsschicht 220 an die Dämpfungskörper 264 aus einem härteren Material annähern, wodurch die Auslenkung bzw. eine axiale Verlagerung zwischen den beiden Flanschteilen 212 und 214 relativ zueinander begrenzt wird. Mit anderen Worten, wird die elastomere Dämpfungsschicht 220 solange durch die Vorsprünge 266 komprimiert, bis sich die Vorsprünge 266 an die Dämpfungskörper 264 anlegen und unter Zusammenwirkung mit diesen die Auslenkung der beiden Flanschteile 212 und 214 relativ zueinander begrenzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006012758 A1 [0002, 0002, 0003]
DE 10348787 B3 [0004]

Claims

Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) zum gedämpften Übertragen von Drehmomenten zwischen zwei Wellenabschnitten mit: – einem ersten, einem der Wellenabschnitte zugeordneten Flanschteil (12), – einem zweiten, dem jeweils anderen Wellenabschnitt (30) zugeordneten Flanschteil (14), wobei das erste Flanschteil (12) und das zweite Flanschteil (14) über wenigstens einen Verbindungsbolzen (16) drehmomentübertragend und relativ zueinander verschwenkbar miteinander verbunden sind, wobei dem wenigstens einen Verbindungsbolzen eine elastomere Dämpfungsschicht (22) zur Dämpfung von Drehschwingungen zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungsbolzen (16) an einem der Flanschteile (12) fixiert ist und drehmomentübertragend sowie verschwenkbar in einer dem wenigstens einem Verbindungsbolzen (16) zugeordneten Aufnahmeöffnung (20) im jeweils anderen der Flanschteile (14) aufgenommen ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (10; 210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungsbolzen (16; 216) wenigstens zwei elastomere Dämpfungsschichten (22, 34; 222, 264) aufweist, die sich aneinander anlegen.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine innere, den Verbindungsbolzen (16) umgebende elastomere Dämpfungsschicht (22) an wenigstens einen Dämpfungskörper (34) anlegt, wobei der wenigstens eine Dämpfungskörper (34) an einer sich radial erstreckenden Seitenfläche (36) der wenigstens einen Aufnahmeöffnung (20) angeordnet ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (210) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht (222) wenigstens zwei elastomere Dämpfungskörper (264) eingebettet sind, wobei die wenigstens zwei elastomeren Dämpfungskörper (264) sich an eine Innenfläche der wenigstens einen Aufnahmeöffnung (220) anlegen.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (210) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aufnahmeöffnung (220) einen sphärischen Abschnitt aufweist, wobei die wenigstens eine Dämpfungsschicht (222) und die wenigstens zwei Dämpfungskörper (264) einen zu dem sphärischen Abschnitt der Aufnahmeöffnung (220) komplementären Verlauf aufweisen.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens eine Verbindungsbolzen (116) wenigstens zwei elastomere Dämpfungsschichten (122a, 122b) aufweist, wobei die wenigstens zwei elastomeren Dämpfungsschichten (122a, 122b) durch eine Schicht (160) aus einem anderen Material getrennt sind.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (110) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aufnahmeöffnung (120) einen sphärischen Abschnitt aufweist, wobei die die wenigstens zwei elastomeren Dämpfungsschichten (122a, 122b) trennende Schicht (160) aus einem anderen Material einen zu dem sphärischen Abschnitt der Aufnahmeöffnung (120) komplementären Verlauf aufweist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen Verbindungsbolzen (116) eine Buchse (162) angeordnet ist, an die sich eine der elastomeren Dämpfungsschichten (122a) angelegt.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aufnahmeöffnung (20) in einem der Flanschteile eine gerundete, die Schwenkbewegung des Verbindungsbolzen (16) führende Flächengeometrie aufweist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (10, 210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung (10, 210) Auslenkungsbegrenzungsmittel (24; 266) aufweist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (210) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungsbolzen (216) zumindest einen sich in radialer Richtung erstreckenden, als Auslenkungsbegrenzungsmittel wirkenden Vorsprung (266) aufweist, der in wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht (222) zumindest teilweise eingebettet ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungsbolzen (16) an seinem zu dem axialen Ende (16a), mit dem er an einem der Flanschteile (12) fixiert ist, entgegengesetzten axialen Ende (16b) ein als Auslenkungsbegrenzungsmittel wirkendes, scheibenförmiges Element (24) aufweist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentrierhülse (40) zumindest an einem der beiden Flanschteile (12) angeordnet ist, die einen an dem jeweils anderen Flanschteil (14) befestigten Zentrierzapfen (56) aufnimmt, wobei die Zentrierhülse (40) und der Zentrierzapfen (56) über wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht (42, 50, 52) gelenkig miteinander verbunden sind.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flanschteil (12) direkt an einem der Wellenabschnitte angeformt ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Flanschteile (14) eine Innenverzahnung (26) aufweist, die mit einer korrespondierenden Außenverzahnung (28) an einem der Wellenabschnitte (30) drehmomentübertragend in Eingriff steht.
Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungsbolzen (16) an wenigstens einem der Flanschteile (12) über eine Schraub- oder Schweißverbindung fixiert ist.
Wellenanordnung mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.