DE112009004635B4 - Drehmomentübertragungsvorrichtung und Wellenanordnung mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten zwischen zwei Wellenabschnitten einer Wellenanordnung über eine Gelenkanordnung, wobei die Gelenkanordnung zum Ausgleich eines Winkelversatzes zwischen den Wellenabschnitten ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Wellenanordnung mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung.
- Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in Form von Kreuzgelenken oder Kugelgelenken, wie z.B. Kugelfestgelenken, Kugelgleichlaufgelenken und homokinetischen Gelenken, bekannt. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise in den Dokumenten
DE 37 02 799 A1 ,DE 28 41 959 A1 undDE 101 16 897 A1 offenbart. - Herkömmliche Kreuzgelenke weisen zwei mit je einer Welle verbindbare Gelenkgabeln auf, die über ein Gelenkteil miteinander koppelbar sind. Kreuzgelenke werden üblicherweise in Wellenanordnungen eingesetzt, bei denen Drehmomente über eine Mehrzahl von Wellen übertragen werden, die nicht parallel verlaufen bzw. die um einen gegebenenfalls variablen Winkel zueinander versetzt verlaufen. Kreuzgelenke finden insbesondere bei Gelenkwellen zur Übertragung von Antriebskräften und Lenkkräften in Kraftfahrzeugen Anwendung.
- Zudem sind aus dem Stand der Technik zur Verbindung zweier Wellenabschnitte, die zueinander nicht parallel, d.h. um einen Winkel versetzt zueinander verlaufen, neben den erwähnten Kreuzgelenken auch Kugelfestgelenke bekannt. So offenbaren die Dokumente
DE 10 2007 031 078 A1 undDE 10 2007 031 079 A1 Kugelgleichlauffestgelenke für Antriebswellenanordnungen. Diese beiden vom Offenbarungsgehalt diesbezüglich weitgehend identischen Dokumente zeigen Kugelgleichlauffestgelenke, bei denen zwischen einem Gelenkinnenteil und einem Gelenkaußenteil Kugeln vorgesehen sind, die das Drehmoment zwischen Gelenkinnen- und Gelenkaußenteil übertragen. Eine Art Käfig dient zur Führung der Kugeln. In dem Gelenkinnenteil ist zur Drehmomentübertragung eine Längsverzahnung ausgebildet, in die ein Wellenabschnitt mit einer entsprechend korrespondierenden Außenverzahnung eingesteckt werden kann. - Derartige Kreuzgelenke und Kugelfestgelenke erfüllen zwar die Aufgabe, zwei um einen Winkel zueinander versetzte Wellenabschnitte miteinander zu verbinden, können jedoch die heutigen Anforderungen an eine Kopplung zweier Wellenabschnitte unter gleichzeitiger Dämpfung von Drehschwingungen nicht erfüllen. Insbesondere wird an derartige Gelenke bzw. Kupplungseinrichtungen die Anforderung gestellt, die Drehmomente möglichst verlustfrei von einem Wellenabschnitt auf den anderen Wellenabschnitt zu übertragen, jedoch auftretende Vibrationen und insbesondere torsional auftretende Schwingungen hinreichend abzudämpfen, um beispielsweise an der Antriebsachse entstehenden Körperschall nicht durch das Fahrzeug hindurch zu übertragen.
- Neben den voranstehend beschriebenen Gelenkanordnungen in Form von Kugelgelenken und Kreuzgelenken sind aus dem Stand der Technik auch Kugelgelenke bekannt, die mit einer Dämpfungseinrichtung versehen sind. Ein derartiges Gelenk ist beispielsweise in
EP 1 710 459 A1 offenbart. Die für eine Lenkwelle ausgelegte Gelenkanordnung gemäß derEP 1 710 459 A1 weist ein Außenteil in Form einer Gelenkglocke auf, die einem Wellenabschnitt zugeordnet ist. Ein Innenteil bildet ein Gehäuseteil des Kugelgelenks, welches mit einem zweiten Wellenabschnitt verbunden ist. Zwischen dem Außenteil und dem darin angeordneten halbkreisförmigen Innenteil ist eine elastische Dämpfungsschicht vorgesehen. Das Innenteil weist nach außen gerichtete Vorsprünge auf. Das Außenteil weist zu den Vorsprüngen des Innenteils korrespondierende, nach innen gerichtete Vorsprünge auf. Die Vorsprünge des Außenteils und die Vorsprünge des Innenteils greifen zur Drehmomentübertragung ineinander ein. Die zwischen dem Außenteil und dem Innenteil angeordnete Dämpfungsschicht verbindet die Vorsprünge des Außenteils und des Innenteils miteinander. - Die an den radialen Flächen der Vorsprünge des Innenteils und den entsprechenden Flächen der Vorsprünge des Außenteils angebrachte elastische Dämpfungsschicht, d.h. die Dämpfungsschicht verbindet das Außenteil und das Innenteil, wird an diesen radialen Flächen stark auf Scherung beansprucht. Mit anderen Worten kann die elastische Schicht während der Drehmomentübertragung mit dieser in axialer Richtung relativ viel Bauraum benötigenden Gelenkanordnung entweder von dem Innenteil oder dem Außenteil abgeschert werden, wodurch die Funktion der Gelenkanordnung, nämlich die Dämpfung von Vibrationen, unmöglich wird.
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DE 41 16 841 A1 offenbart eine Gelenkverbindung zwischen einem Antriebskegelrad und einer Gelenkwelle, die einen zweiteilig ausgebildeten Flansch aufweist. Der Flansch besteht aus einem dem Antriebskegelrad zugeordneten ersten Flanschteil und einem der Gelenkwelle zugeordneten zweiten Flanschteil. Das zweite Flanschteil ist als Innenring ausgebildet, der von dem als Außenring gestalteten ersten Flanschteil mit radialem Abstand konzentrisch umschlossen wird. Die Verbindung des zweiten Flanschteils mit der Gelenkwelle erfolgt über ein homokinetisches Gelenk. Das zweite Flanschteil wird mit dem homokinetischen Gelenk über eine Schraubverbindungen verbunden. Ein Drehmoment wird von der Gelenkwelle auf das Antriebskegelrad über die zwischen den beiden Flanschteilen angeordnete elastische Zwischenschicht übertragen. Das erste Flanschteil weist zu diesem Zweck eine Innenverzahnung auf und am Innenring des zweiten Flanschteils ist eine entsprechende Außenverzahnung ausgebildet. - Auch bei dieser Gelenkanordnung wird die elastische Zwischenschicht extrem auf Scherung beansprucht, was bei der Drehmomentübertragung zu einem Abscheren der Zwischenschicht entweder an dem Außenring des ersten Flanschteils oder dem Innenring des zweiten Flanschteils führt und sowohl die Funktion als auch die Lebensdauer der Gelenkanordnung negativ beeinflusst. Ferner weist die Gelenkanordnung gemäß
DE 41 16 841 A1 einen relativ komplexen Aufbau mit einer Vielzahl von Einzelteilen auf. So wird hier ein radial außenliegendes Bauteil des homokinetischen Gelenks mit dem inneren zweiten Flanschteil verschraubt. Die Vielzahl von Einzelteilen und auch Schraubverbindung zwischen dem homokinetischen Gelenk und dem Flanschteil erhöhen die Fehleranfälligkeit dieser Gelenkanordnung beträchtlich. - Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehmomentübertragungsvorrichtung zum Übertragen von Drehmomenten der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die bei kompakter Bauweise zur Schwingungsdämpfung bei gleichzeitiger Übertragung von hohen Drehmomenten geeignet ist und sowohl die voranstehend beschriebenen Probleme des Stands der Technik vermeidet als auch die Lebensdauer erhöht.
- Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung der eingangs bezeichneten Art gelöst, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine Schwingungsdämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Torsionsschwingungen umfasst, die zumindest zwei Übertragungsteile aufweist, wobei eines der Übertragungsteile einem der Wellenabschnitte und das jeweils andere Übertragungsteil der Gelenkanordnung zugeordnet ist, und wobei die Übertragungsteile jeweils Segmentformationen mit radialen Segmentabschnitten aufweisen, die in einem Übertragungsbereich in drehmomentübertragende Wechselwirkung miteinander treten, wobei zwischen benachbarten Segmentabschnitten in dem Übertragungsbereich zumindest eine im Wesentlichen auf Druck beanspruchte Dämpferanordnung vorgesehen ist.
- Mit der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung können nicht nur Winkelversätze zwischen zwei zu verbindenden Wellenabschnitten ausgeglichen werden, sondern auch im Betrieb eines Antriebsstrangs auftretende Torsionsschwingungen gedämpft werden. Durch die Zuordnung eines der Übertragungsteile zu einem Wellenabschnitt und des jeweils anderen Übertragungsteils zu der Gelenkanordnung sowie den Segmentformationen mit radialen Segmentabschnitten benötigt die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung relativ wenig Bauraum, der gerade im Bereich eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nur sehr eingeschränkt zur Verfügung steht. Mit anderen Worten können mit der äußerst kompakt ausgeführten Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung Winkelversätze ausgeglichen und gleichzeitig Torsionsschwingungen gedämpft werden können, wodurch Drehmomente nahezu verlustfrei übertragen werden und eine Übertragung von an der Antriebsachse entstehenden Körperschall durch das Fahrzeug hindurch vermieden wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit ineinandergreifenden Segmentformationen und dazwischen angeordneten Dämpferanordnungen kann erreicht werden, dass die Dämpferanordnung nahezu ausschließlich auf Druck beansprucht werden, was die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Vorrichtung verlängert. Lebensdauerverkürzende Scherungsbeanspruchungen, wie sie beim Stand der Technik auftreten, werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vermieden.
- Um Drehmomente bei gleichzeitiger Dämpfung von Torsionsschwingungen zuverlässig und im Wesentlichen verlustfrei übertragen zu können, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Segmentformationen der zumindest zwei Übertragungsteile in radialer Richtung zur Drehmomentübertragung miteinander in Eingriff bringbar sind. Mit anderen Worten greifen die Segmentabschnitte der Segmentformationen zur Drehmomentübertragung ineinander ein bzw. aneinander an, wodurch große Drehmomente verlustfrei übertragen werden können.
- Erfindungsgemäß sind zwei benachbarte Segmentabschnitte, von denen einer dem einen Übertragungsteil und der andere dem jeweils anderen Übertragungsteil zugeordnet ist, miteinander verbunden. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass die beiden Übertragungsteile über die Dämpferanordnung miteinander in Verbindung stehen, wobei die Dämpferanordnung im Lastfall nur auf Druck belastet wird.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die benachbarten Segmentabschnitte paarweise mittels zumindest einer deformierbaren Schlinge verbunden sind. Mit anderen Worten werden bei dieser Ausführungsform die Drehmomente nicht nur über ein Ineinandergreifen der Segmentabschnitte der Übertragungsteile übertragen (Druckbelastung), sondern auch über eine Verbindung zwischen zwei benachbarten Segmentabschnitten durch eine auf Zug belastete Schlinge. Mit anderen Worten werden bei dieser Ausführungsvariante die Drehmomente über eine Zugkraft und eine Druckkraft von dem einen Übertragungsteil, welches angetrieben wird, auf das jeweils andere abtriebsseitige Übertragungsteil übertragen.
- Im Zusammenhang mit der voranstehend beschriebenen Ausführungsform kann hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Segmentabschnitte vorgesehen sein, dass diese zumindest zwei Vorsprünge aufweisen, die jeweils von einer Schlinge zur Verbindung eines der Segmentabschnitte einer Segmentformation mit einem benachbarten Segmentabschnitt der jeweils anderen Segmentformation umschlungen sind.
- Erfindungsgemäß kann die Schlinge aus Gummi und/oder einer Fadenlage, vorzugsweise aus einem Gummi mit einer Fadeneinlage, hergestellt sein.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist eines der Übertragungsteile im Übertragungsbereich eine Segmentformation mit radial nach innen gerichteten Segmentabschnitten und das jeweils andere Übertragungsteil eine Segmentformation mit nach radial außen gerichteten Segmentabschnitten auf, wobei die Segmentformationen miteinander in Eingriff stehen. Mit anderen Worten können die Übertragungsteile in radialer Richtung übereinander angeordnet sein, wobei das eine radial außenliegende Übertragungsteil die nach innen gerichteten Segmentabschnitte und das radial innere Übertragungsteil die nach außen gerichteten Segmentabschnitte aufweist.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dämpferanordnung die Segmentformationen im Übertragungsbereich zumindest teilweise umgibt. Die Segmentabschnitte der Segmentformationen sind demnach von der Dämpferanordnung umgeben, die bei der Drehmomentübertragung von den miteinander in Eingriff stehenden Segmentabschnitte elastisch deformiert wird, bis die einzelnen benachbarten Segmentabschnitte nahezu aneinander anliegen. Mit anderen Worten gilt hierfür, dass mit Zunahme des Betrags der zu übertragenden Drehmomente die Dämpferanordnung stärker elastisch deformiert wird, wodurch eine progressive Dämpfungskennlinie erreicht.
- Mit Bezug auf die Dämpferanordnung kann ferner erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass diese zumindest eine dämpfende Materialschicht, insbesondere eine Gummischicht oder eine Kunststoffschicht zwischen den miteinander in Eingriff bringbaren Segmentformationen der Übertragungsteile aufweist.
- Als Alternative zu einer Dämpferanordnung mit einer dämpfenden Materialschicht kann die Dämpferanordnung erfindungsgemäß auch mehrlagig ausgebildet sein, wobei neben der zumindest einen dämpfenden Materialschicht zumindest eine Schicht aus einem weiteren Material angeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass die Segmentabschnitte einer Segmentformation mit einer dämpfenden Materialschicht überzogen sind, wobei zwischen den mit einer dämpfenden Materialschicht überzogenen Segmentformationen eine weitere Materialschicht, insbesondere eine Kunststoffschicht, vorgesehen sein kann.
- Um einen der Wellenabschnitte in axialer Richtung verschiebbar in der Gelenkanordnung der Drehmomentübertragungsvorrichtung aufzunehmen, aber weiterhin sicher Drehmomente über die Drehmomentübertragungsvorrichtung übertragen zu können, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Gelenkanordnung eine Aufnahmeöffnung mit einer Innenprofilierung, vorzugsweise einer Innenverzahnung, zum drehfesten Verbinden mit einem der Wellenabschnitte aufweist, wobei der der jeweiligen Innenprofilierung zugeordnete Wellenabschnitt eine korrespondierende Außenprofilierung, insbesondere eine Außenverzahnung, aufweist, und wobei der Wellenabschnitt mit der Außenprofilierung in der Aufnahmeöffnung mit einer Innenprofilierung axial verlagerbar aufgenommen ist. Mit anderen Worten werden die zu übertragenden Drehmomente über einen Formschluss zwischen der Innenprofilierung der Aufnahmeöffnung der Gelenkanordnung und der zu dieser korrespondierenden Außenprofilierung eines der Wellenabschnitte übertragen, wodurch der entsprechende Wellenabschnitt in der Gelenkanordnung zum Ausgleich von Axialbewegungen verschiebbar aufgenommen ist.
- Um die Drehmomentübertragungsvorrichtung bzw. die Schwingungsdämpfungseinrichtung der Drehmomentübertragungsvorrichtung vor Schmutz und dem Eindringen von Wasser zu schützen, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die zumindest zwei Übertragungsteile im Übertragungsbereich von einem Gehäuse umgeben sind, welches mit zumindest einem der Übertragungsteile verbunden ist.
- Da Bauraum gerade im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nur in begrenztem Umfang zur Verfügung steht, umgibt die Schwingungsdämpfungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform die Gelenkanordnung zumindest teilweise.
- Erfindungsgemäß kann die Schwingungsdämpfungseinrichtung am Außenumfang der Gelenkanordnung angeordnet sein. Wegen des nur eingeschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums, insbesondere in axialer Richtung des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wird die Schwingungsdämpfungseinrichtung bevorzugt in radialer Richtung außen an der Gelenkanordnung angeordnet, wodurch der von der Gelenkanordnung benötigte Bauraum in radialer Richtung durch die Schwingungsdämpfungsanordnung nahezu gleich bleibt oder nur unwesentlich vergrößert wird.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Gelenkanordnung ein Kugelfestgelenk. Um die Schwingungsdämpfungseinrichtung am Außenumfang der Gelenkanordnung anbringen zu können, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Schwingungsdämpfungseinrichtung drehfest mit einem Gehäuseteil des Kugelfestgelenks verbunden.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nehmen sich die Übertragungsteile zur Drehmomentübertragung im Kopplungsbereich einander axial überlappend auf, wobei einer der Wellenabschnitte axial verschiebbar in dem Kugelfestgelenk aufgenommen ist.
- Durch die Anordnung des Kugelfestgelenks an der Drehmomentübertragungseinrichtung, können nicht nur Winkelversätze zwischen zwei zu verbindenden Weilenabschnitten ausgeglichen werden, sondern durch die axial verschiebbare Aufnahme eines der Wellenabschnitte in dem Kugelfestgelenk auch axiale Aggregatsbewegungen aufgrund der im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs auftretenden Stößen und Erschütterungen ausgeglichen werden, wodurch die Lebensdauer des Gelenks selbst und der daran angeschlossenen Übertragungseinrichtung sowie der folgenden Komponenten erhöht wird. Mit anderen Worten kann sich der Wellenabschnitt, der in dem Kugelfestgelenk aufgenommen wird, zum Ausgleich von axialen Aggregatsbewegungen in dem Kugelfestgelenk in axialer Richtung bewegen, wodurch eine Einwirkung der Stöße bzw. Erschütterungen auf das Gelenk und die Übertragungseinrichtung verhindert wird.
Ein Kugelfestgelenk weist zur Befestigung bzw. Aufnahme eines der Wellenabschnitte eine Innennabe auf, die in Form eines Kugelsterns ausgebildet sein kann. Deshalb sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Aufnahmeöffnung mit der Innenprofilierung in dem Kugelstern ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang ist ferner zu erwähnen, dass der Kugelstern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung über eine Kugelanordnung mit dem Gehäuse des Kugelfestgelenks drehmomentübertragend gekoppelt ist, wobei die Kugeln derart angeordnet sind, dass der Kugelstern und der in der Aufnahmeöffnung axial verschiebbare Wellenabschnitt relativ zur Längsachse des anderen Wellenabschnitts verlagerbar sind. Durch die Kugelanordnung wird eine Drehmomentübertragung zwischen zwei um einen Winkel von bis zu 40° zueinander versetzten Wellenabschnitten möglich. - Um ein Eindringen von Schmutz und Schmiermittelresten in das Kugelfestgelenk zu verhindern, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass zwischen dem Kugelstern und Gehäuseteilen des Kugelfestgelenks Abschirmelemente, insbesondere aus Gummi, vorgesehen sind.
- Zur Übertragung eines Drehmoments über die Drehmomentübertragungseinrichtung und dem daran angeschlossenen homokinetischen Gelenk ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Kugelfestgelenk drehfest mit einem der Übertragungsteile verbunden, vorzugsweise verschweißt oder aufgepresst, und der andere Abschnitt fest mit dem anderen Übertragungsteil verbunden ist.
- Um eine besonders einfache und kostengünstig herstellbare Drehmomentübertragungsvorrichtung zu erreichen, die gleichzeitig die heutigen Anforderungen an die Schwingungsdämpfung erfüllt, sieht eine weitere Ausführungsform der Erfindung vor, dass die beiden Übertragungsteile im Kopplungsbereich im wesentlichen gleichförmig ausgebildet sind, wobei die Übertragungsteile jeweils mit einer Dämpfereinrichtung, vorzugsweise einer Gummischicht, versehen sind.
- Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass zwischen den Übertragungsteilen im Kopplungsbereich ein Positionierstift vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung durch den Positionierstift axial verspannbar ist. Ein solcher Positionierstift kann die beiden Übertragungsteile im Kopplungsbereich relativ zueinander positionieren, insbesondere hinsichtlich der Längsachse im wesentlichen koaxial zueinander ausrichten. Der Positionierstift kann, wenn auch in eingeschränktem Maße, eine Art Gelenkfunktion übernehmen, falls die beiden Übertragungsteile im Betrieb nicht koaxial, sondern versetzt oder abgewinkelt zueinander verlaufen.
- Eine Ausführungsform der Erfindung sieht ferner vor, dass die Gelenkanordnung ein Kreuzgelenk ist. Um auch bei dieser Ausführungsform mit einem Kreuzgelenk als Gelenkanordnung möglichst wenig Bauraum gerade in axialer Richtung in einem Antriebstrang zu verbrauchen, ist die Schwingungsdämpfungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zumindest teilweise in einer von Gelenkachsen des Kreuzgelenks aufgespannten Ebene am Außenumfang des Kreuzgelenks angeordnet.
- Erfindungsgemäß werden die Segmentformationen durch Tiefziehverfahren, Schmieden oder spanabhebende Verfahren hergestellt.
- Die 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 eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung; -
3 eine Schnittansicht entlang der SchnittlinieII-II aus2 ; -
4 eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; -
5 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung; -
6 eine Schnittansicht entlang der SchnittlinieV-V aus5 ; -
7 eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; -
8 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung; -
9 eine Schnittansicht entlang der SchnittlinieVIII-VIII aus8 ; -
10 eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; -
11 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung; -
12 eine Schnittansicht entlang der SchnittlinieXI-XI aus11 ; -
13 eine perspektivische Ansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform; -
14 eine perspektivische Ansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ohne Gehäuse; -
15 eine teilweise aufgebrochne Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform; und -
16 eine Schnittansicht entlang der SchnittlinieXV-XV aus15 . -
17 eine perspektivische Ansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; -
18 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform; -
19 eine Schnittansicht entlang der SchnittlinieXVI-XVI aus18 . -
20 eine achsenthaltende Schnittansicht einer siebten Ausführungsform der Drehmomentübertragungsvorrichtung. -
1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung10 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Aus1 lässt sich erkennen, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung10 eine Gelenkanordnung12 aufweist, die an ihrem äußerem Umfang von einer Schwingungsdämpfungseinrichtung14 (2 und3 ) umgeben ist. Die Gelenkanordnung12 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung10 ist ein Kugelfestgelenk, dass mit Bezug auf die2 und3 detailliert erläutert wird. Zur Aufnahme eines hier nicht gezeigten Wellenabschnitts weist die Drehmomentübertragungsvorrichtung10 bzw. das Kugelfestgelenk12 eine Aufnahmeöffnung16 mit einer Innenprofilierung18 auf. -
2 zeigt eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung10 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und3 zeigt eine Schnittansicht entlang der SchnittlinieII-II aus2 . - Aus einer vergleichenden Ansicht der
2 und3 erkennt man, dass die Gelenkanordnung12 in Form eines Kugelfestgelenks ausgeführt ist, an dessen Außenumfang in radialer Richtung die Schwingungsdämpfungseinrichtung14 angeordnet ist. Das Kugelfestgelenk12 weist eine als Kugelstern ausgebildete Innennabe20 auf, in der die Aufnahmeöffnung16 vorgesehen ist. In der Aufnahmeöffnung16 ist die Innenprofilierung18 ausgeformt, vorzugsweise in Form einer Innenverzahnung. Die Innenverzahnung18 wird bevorzugt durch Räumen oder Fräsen hergestellt, d.h. mittels kostengünstiger, aber hoch präziser Arbeitsgänge. Der Kugelstern20 weist an seiner Außenumfangsfläche Mulden auf, in denen Kugeln22 aufgenommen sind. Über diese Kugeln22 ist der Kugelstern20 drehmomentübertragend an ein Gehäuseteil24 gekoppelt. Durch die in einem Käfig26 , der zwischen dem Kugelstern20 und dem Gehäuseteil24 angeordnet ist, geführten Kugeln22 können über die Vorrichtung10 Winkelversätze von bis zu 40° zwischen zwei zu verbindenden Wellenabschnitten (nicht gezeigt) ausgeglichen werden. - Aus
3 wird ferner ersichtlich, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung14 zwei Übertragungsteile28 und30 aufweist, von denen das Übertragungsteil30 fest mit dem Gehäuseteil24 des Kugelfestgelenks12 verbunden ist. Die beiden Übertragungsteile28 und30 sind zumindest teilweise von einem Gehäuse32 umgeben. Das Übertragungsteil28 ist über einen reibungsreduzierenden Kunststoffring33 mit dem Gehäuse32 relativ verdrehbar verbunden, wohingegen das Übertragungsteil30 drehfest mit dem Gehäuse32 verbunden ist. Es ist auch denkbar, das Gehäuseteil24 und das Übertragungsteil30 als ein Teil auszuführen, beispielsweise in Form eines durch Schmieden hergestellten Teils. - Wie man aus einer Zusammenschau der
2 und3 weiter erkennt, überlappen sich die Übertragungsteile28 und30 in einem Übertragungsbereich34 in axialer Richtung, wobei sie in diesem Übertragungsbereich34 korrespondierende Segmentformationen36 und38 aufweisen. Die Segmentformationen36 und38 weisen jeweils eine Vielzahl von Segmentabschnitten auf, von denen in2 nur der Segmentabschnitt40 der Segmentformation36 und der Segmentabschnitt42 der Segmentformation38 gezeigt ist. In3 erkennt man erneut den Segmentabschnitt40 der Segmentformation36 des Übertragungsteils28 sowie den Segmentabschnitt42 der Segmentformation38 des Übertragungsteils30 . - Zwischen den einzelnen Segmentabschnitten
40 ,42 ist eine im Wesentlichen auf Druck belastete Dämpferanordnung44 vorgesehen (2 ), die die Segmentformationen36 und38 zumindest teilweise umgibt. Die Dämpferanordnung44 ist mehrlagig aufgebaut, d.h. die einzelnen Segmentformationen36 und38 sind mit einer dämpfenden Materialschicht46 und48 , bevorzugt einer Gummischicht, überzogen und zwischen diesen beiden Schichten46 und48 ist eine weitere Materialschicht50 , bevorzugt aus Kunststoff, vorgesehen. - Im Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung
10 wird beispielsweise das Übertragungsteil28 von einem mit diesem Übertragungsteil28 verbundenen motorseitigen Wellenabschnitt angetrieben, wodurch die Segmentformation36 des Übertragungsteils28 unter einer elastischen Deformation der Dämpferanordnung44 relativ in Richtung der Segmentformation38 des Übertragungsteils30 verlagert wird. Mit anderen Worten werden die Materialschichten46 ,48 und50 der Dämpferanordnung44 über die miteinander in Eingriff stehenden Segmentabschnitte40 ,42 der Übertragungsteile28 ,30 unter Druckbelastung elastisch deformiert, bis die einzelnen benachbarten Segmentabschnitte40 ,42 nahezu aneinander anliegen, d.h. je höher das zu übertragenden Drehmoment ist, umso mehr wird die Dämpferanordnung elastisch deformiert. Da das Übertragungsteil30 drehfest mit dem Gehäuseteil24 des Kugelfestgelenks12 verbunden ist, wird das Drehmoment über das Übertragungsteil30 auf das Kugelfestgelenk12 und somit über die Innenverzahnung18 auf einen nicht gezeigten Wellenabschnitt in der Aufnahmeöffnung18 übertragen. - Daher können auch sehr große Drehmomente mit der Drehmomentübertragungsvorrichtung
10 im wesentlichen verlustfrei übertragen werden. Ferner kann durch die Materialschichten46 ,48 und50 eine bestimmte Dämpfungskennlinie erreicht werden, d.h. die Dämpferanordnung44 kann auf bestimmte Schwingungsfrequenzen eingestellt werden. Demnach dämpft die Schwingungsdämpfungseinrichtung14 durch die Dämpferanordnung44 zwischen den Segmentformationen36 und38 der Übertragungsteile28 und30 die in einem Antriebsstrang auftretenden Vibrationen sowie Torsionsschwingungen hinreichend ab, um einen an der Antriebswelle entstehenden Körperschall nicht durch das Fahrzeug hindurch zu übertragen, wobei Drehmomente im Wesentlichen direkt zwischen den beiden Wellenabschnitten übertragen werden. - Die Segmentformationen
36 ,38 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung sind vorzugsweise mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt, wodurch aufgrund der relativ dünnen Materialquerschnitte eine Schwingungsdämpfungseinrichtung14 mit geringem Gewicht erreicht wird, die das Gewicht eines herkömmlichen Kugelfestgelenks12 nur in geringem Maß erhöht. - Aus
3 erkennt man ferner Abschirmelemente52 und54 . Das Abschirmelement52 erstreckt sich über den gesamten Innendurchmesser des Übertragungsteils28 , wohingegen das aus Gummi hergestellte Abschirmelement54 zwischen dem Kugelstern20 und dem Übertragungsteil30 vorgesehen ist. Die Abschirmelemente52 und54 sollen verhindern, dass Schmiermittelreste oder möglicherweise durch Reibung abgeriebene Partikel in das Kugelfestgelenk12 eindringen oder von dem Kugelfestgelenk12 nach außen in Richtung anderer Komponenten eines Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug wandern können. -
4 bis6 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die der Ausführungsform gemäß der1 bis3 relativ ähnlich ist. Zu Vermeidungen von Wiederholungen und zur Vereinfachung der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen wird den Bezugszeichen der einzelnen Ausführungsform für gleichartige oder gleichwirkende Komponenten jeweils eine fortlaufende Ziffer vorangestellt. - Die Ausführungsform gemäß der
4 bis6 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform gemäß der1 bis3 lediglich darin, dass die Innennabe bzw. der Kugelstern120 des Kugelfestgelenks112 eine Aufnahmeöffnung116 in Form einer Durchgangsbohrung aufweist. In der Durchgangsbohrung116 ist eine Innenprofilierung118 in Form einer Innenverzahnung ausgeformt. - Ferner erkennt man aus
6 , dass gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beide Abschirmelemente152 und154 aus Gummi ausgebildet sind und das Abschirmelement152 zwischen dem Kugelstern120 und dem Übertragungsteil128 angeordnet ist. Ansonsten sind sämtliche Komponenten mit den entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform gemäß den1 bis3 vergleichbar, weshalb zur Vermeidung von Wiederholung auf eine detaillierte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird. - Im Folgenden soll die Funktion der Drehmomentübertragungsvorrichtung
110 näher erläutert werden. - In der Aufnahmeöffnung
116 mit der Innenprofilierung118 wird ein hier nicht gezeigter Wellenabschnitt mit einer zu der Innenverzahnung116 korrespondierenden Außenverzahnung axial verschiebbar aufgenommen, wohingegen der andere Wellenabschnitt fest mit dem Übertragungsteil128 verbunden ist. Durch das Kugelfestgelenk bzw. die drehmomentübertragende Kopplung des Kugelsterns120 mittels der Kugeln22 an das Gehäuseteil124 können Drehmomente über die beiden, möglicherweise zueinander abgewinkelt verlaufenden Wellenabschnitte übertragen werden. Im Betrieb werden durch einen Formschluss zwischen der Innenverzahnung118 und der Außenverzahnung des Wellenabschnitts Drehmomente übertragen. Gleichzeitig ermöglicht diese Verbindung zwischen der Innenverzahnung118 und der korrespondierenden Außenverzahnung, dass neben der Drehmomentübertragung axiale Aggregatsbewegungen durch den in der Aufnahmeöffnung116 verschiebbaren Wellenabschnitt ausgeglichen werden können. Diese axialen Aggregatsbewegungen haben somit keine Auswirkungen auf die Drehmomentübertragungsvorrichtung110 bzw. das Kugelfestgelenk112 sowie auf die in einem Antriebsstrang folgenden Komponenten. Die Funktion der Dämpfungseinrichtung114 ist identisch zu der Funktion der Dämpfungseinrichtung14 , die mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel gemäß der1 bis3 detailliert beschrieben wurde. - Mit Bezug auf
7 bis9 wird eine dritte Ausführungsform der Drehmomentübertragungsvorrichtung beschrieben. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden für gleichwirkende oder gleichartige Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet, jedoch mit der Ziffer „2“ vorangestellt. -
7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung210 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. Aus7 erkennt man, dass die Gelenkanordnung212 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ein Kreuzgelenk ist. An einem axialen Ende des Kreuzgelenks212 ist die Schwingungsdämpfungseinrichtung214 angeordnet. - Das Kreuzgelenk
212 umfasst ein äußeres Gelenkteil256 , auch Gelenkgabel genannt und ein in diesem Gelenkteil256 angeordnetes Zwischenglied258 , in dem wiederum das Gelenkinnenteil260 angeordnet ist. In der Gelenkgabel256 sind Lageröffnungen262 ausgebildet, durch die das Zwischenglied258 mit zu den Lageröffnungen262 korrespondierenden Lagerbolzen264 an die Gelenkgabel256 koppelbar ist. Das Zwischenglied258 weist ein zu diesem Paar Lagerbolzen264 versetztes Paar Lageröffnungen266 auf, durch die das Gelenkinnenteil260 mit zu den Lageröffnungen266 korrespondierenden Lagerbolzen268 an das Zwischenglied258 koppelbar ist. Die Lageröffnungen262 der Gelenkgabel256 und die zu diesen korrespondierenden Lagerbolzen264 des Zwischenglieds258 definieren eine erste GelenkachseA und die Lageröffnungen266 des Zwischenglieds258 definieren zusammen mit den Lagerbolzen268 des Gelenkinnenteils260 eine zweite GelenkachseB . Die beiden GelenkachsenA ,B verlaufen durch das Zwischenglied258 . - Aus
7 erkennt man ferner, wie bei den Ausführungsformen gemäß der1 bis5 , eine in dem Gelenkinnenteil260 ausgebildete Aufnahmeöffnung216 sowie eine in der Aufnahmeöffnung216 ausgeformte Innenprofilierung218 . -
8 zeigt eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung210 .8 zeigt erneut, dass die Lageröffnungen in der Gelenkgabel256 und die Lagerbolzen264 des Zwischenglieds258 eine erste GelenkachseA definieren. Man erkennt in8 , dass die Lageröffnungen266 des Zwischenglieds258 und die Lagerbolzen268 des Gelenkinnenteils260 eine zweite GelenkachseB festlegen. Die beiden GelenkachsenA ,B verlaufen durch das Zwischenglied258 und kreuzen einander. Durch die beiden GelenkachsenA ,B wird die Grundfunktion des Kreuzgelenks212 erreicht, nämlich die Übertragung von Drehmomenten zwischen zueinander abgewinkelt verlaufenden Wellenabschnitten, d.h. eine Drehmomentübertragung bei kardanischen Beanspruchungen. - In dem aufgebrochenen Teil von
8 erkennt man die Schwingungsdämpfungseinrichtung214 , die identisch zu der Schwingungsdämpfungseinrichtung gemäß den ersten beiden Ausführungsformen ausgebildet ist. -
9 zeigt eine Schnittansicht entlang der SchnittlinieVIII-VIII aus8 . So erkennt man aus9 wiederum die Gelenkgabel256 mit den Lageröffnungen262 sowie das Zwischenglied258 mit den Lagerbolzen264 , die die GelenkachseA bilden. Aus9 erkennt man ferner, dass an den Lageröffnungs-/Lagerbolzen-Paaren, hier nur das Paar262 und264 gezeigt, Lagerbuchsen270 angeordnet sind. Durch die Lagerbuchsen270 werden Reibungswirkungen zwischen den Lageröffnungen262 ,266 und den Lagerbolzen264 ,268 vermieden. -
9 zeigt ferner, dass die Aufnahmeöffnung216 in dem Gelenkinnenteil260 in Form einer Durchgangsbohrung ausgebildet ist. In der Aufnahmeöffnung216 kann ein Wellenabschnitt (nicht gezeigt) in Richtung einer Längsachse verschiebbar aufgenommen werden. Durch die Innenprofilierung bzw. Innenverzahnung218 und einer an einem hier nicht gezeigten Wellenabschnitt angeformten Außenprofilierung kann ein Drehmoment durch einen Formschluss zwischen der Innenverzahnung218 und der zu dieser korrespondierenden Außenverzahnung an einem der Wellenabschnitte übertragen werden. Mit anderen Worten ermöglicht die Innenverzahnung218 eine axial verschiebbare Aufnahme des Wellenabschnitts in der Aufnahmeöffnung216 und gleichzeitig eine Drehmomentübertragung durch einen Formschluss zwischen der Innenverzahnung218 und einer zu dieser korrespondierenden Außenverzahnung an einem der Wellenabschnitte. - In
9 erkennt man, dass an einem Ende der Gelenkgabel256 des Kreuzgelenks212 ein axialer Endabschnitt271 ausgebildet ist, an dem die Schwingungsdämpfungseinrichtung214 angeordnet ist. - Aus einer vergleichenden Betrachtungsweise der
8 und9 wird ersichtlich, dass die Übertragungsvorrichtung214 ähnlich wie bei den beiden ersten Ausführungsformen gemäß der1 bis6 , zwei Übertragungsteile228 und230 aufweist, die sich in einem Übertragungsbereich234 überlappen und zur Drehmomentübertragung ineinander eingreifen. In8 erkennt man die Segmentabschnitte240 der Segmentformation236 des Übertragungsteils228 sowie den Segmentabschnitt242 der Segmentformation238 des Übertragungsteils230 . Zwischen den Segmentabschnitten240 ,242 bzw. zwischen den Segmentformationen236 und238 ist eine Dämpferanordnung244 vorgesehen, die von zwei die Segmentformationen236 ,238 umgebenden Gummischichten246 ,248 sowie einer zwischen diesen beiden Gummischichten246 und248 angeordneten weiteren Materialschicht250 , insbesondere aus Kunststoff, gebildet wird. - Das Übertragungsteil
230 ist drehfest mit dem axialen Endabschnitt271 des Kreuzgelenks212 verbunden. Im Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung210 wird eines der Übertragungsteile228 oder230 von einem Wellenabschnitt angetrieben und überträgt das Drehmoment unter einer Deformation der Dämpferanordnung244 auf das jeweils andere Übertragungsteil228 oder230 und somit auch über das Kreuzgelenk212 . Durch die Dämpferanordnung244 wird verhindert, dass Drehschwingungen und Vibrationen, die in einem Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug auftreten als Körperschall durch das Fahrzeug hindurch oder auf andere Komponenten in dem Antriebstrang übertragen werden. Mit der Dämpferanordnung244 ist es möglich eine progressive Dämpfungskennlinie einzustellen, d.h. je höher die zu übertragenden Drehmomente sind, umso stärker wird die Dämpferanordnung244 komprimiert, wodurch hohe Drehmomente nahezu verlustfrei zwischen den beiden Übertragungsteilen228 und230 übertragen werden können. -
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung310 . Wie man aus10 erkennt, wird die Gelenkanordnung312 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel erneut von einem Kreuzgelenk gebildet, jedoch ist die Schwingungsdämpfungsanordnung314 bei der vierten Ausführungsform der Erfindung direkt an dem Außenumfang des Kreuzgelenks312 angebracht, so dass die axiale Länge gegenüber der Ausführungsform nach7 bis9 erheblich kleiner ist. -
11 zeigt eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung310 mit dem Kreuzgelenk312 und der Schwingungsdämpfungseinrichtung314 und12 zeigt eine Schnittansicht entlang der SchnittlinieXI-XI aus11 . - Aus einer vergleichenden Betrachtungsweise der
11 und12 erkennt man, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung314 direkt am Außenumfang der Gelenkgabel356 des Kreuzgelenks312 angeordnet und drehfest mit der Gelenkgabel356 verbunden ist. Mit anderen Worten liegt die Schwingungsdämpfungseinrichtung314 zumindest teilweise in einer von den GelenkachsenA ,B des Kreuzgelenks312 aufgespannten Ebene. - Aus den
11 und12 wird ferner ersichtlich, dass das Übertragungsteil328 das Übertragungsteil330 umgibt, d.h. radial außen um das Übertragungsteil330 angeordnet ist. Das Übertragungsteil330 ist drehfest mit der Gelenkgabel356 des Kreuzgelenks312 verbunden und wird als radial innenliegendes Übertragungsteil330 von dem radial außenliegenden Übertragungsteil330 im Übertragungsbereich334 umschlossen. -
11 zeigt dass das Übertragungsteil328 eine Segmentformation336 mit nach innen gerichteten Segmentabschnitten340 aufweist, wohingegen das Übertragungsteil330 , welches an der Gelenkgabel356 angeordnet ist eine Segmentformation338 mit radial nach außen gerichteten Segmentabschnitten342 aufweist. Zwischen den Segmentformationen336 und338 ist erneut eine Dämpferanordnung344 angeordnet, die neben den die Segmentformationen umschließenden dämpfenden Materialschichten346 und348 eine zwischen diesen beiden Schichten angeordnete weitere Materialschicht350 aufweist. -
13 zeigt eine perspektivische Ansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung410 mit einer Gelenkanordnung412 und einer Schwingungsdämpfungseinrichtung414 , die am Außenumfang des Kugelfestgelenks412 angeordnet und von einem Gehäuse432 umgeben ist. -
14 zeigt eine perspektivische Ansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung410 mit der Schwingungsdämpfungseinrichtung414 ohne das Gehäuse432 . - Aus
14 erkennt man die einzelnen Segmentabschnitte440 und442 der Segmentformationen436 und438 der Übertragungsteile428 ,430 (die Übertragungsteile und Segmentformationen sind in14 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht bezeichnet). Die benachbarten Segmentabschnitte440 und442 der Übertragungsteile428 ,430 sind paarweise von einer Schlinge472 umschlungen. Jeder Segmentabschnitt440 und442 weist zwei Vorsprünge474 und476 auf, wobei jeweils der Vorsprung476 des Segmentsabschnitts442 zusammen mit dem Vorsprung474 des Segmentabschnitts440 von der Schlinge472 umschlungen sind. Hier ist es wiederum denkbar, das Gehäuseteil424 und das Übertragungsteil430 als ein Teil auszuführen, beispielsweise in Form eines durch Schmieden hergestellten Teils. -
15 zeigt eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung410 . Aus15 erkennt man, wiederum die Segmentabschnitte440 und442 die jeweils zwei Vorsprünge (in15 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht bezeichnet) aufweisen, wobei der Vorsprung des Segmentabschnitts440 und der Vorsprung des Segmentabschnitts442 von einer Schlinge472 umschlungen sind. -
16 zeigt eine Schnittansicht entlang der SchnittansichtXV-XV aus15 . Man erkennt auch hier die Schlingen472 , die zwei aufeinanderfolgende benachbarte Segmentabschnitte miteinander verbinden. Die Segmentabschnitte440 des Übertragungsteils428 können bei einer Übertragung von Drehmomenten relativ zu den fest auf dem Gehäuseteil424 angebrachten Segmentabschnitten442 des Übertragungsteils430 verlagert werden. - Bei vergleichender Betrachtungsweise der
15 und16 wird ersichtlich, dass zwischen den durch eine Schlinge472 verbundenen Segmentabschnitten440 und442 eine Dämpferanordnung444 vorgesehen ist, die zwei dämpfende Materialschichten446 und448 umfasst, wobei zwischen diesen beiden Schichten446 und448 eine weitere Materialschicht450 angeordnet ist. - Im Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung
410 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung können die Segmentabschnitte440 des Übertragungsteils428 zu den drehfest auf dem Gehäuseteil424 des Kugelfestgelenks412 angebrachten Segmentabschnitten442 des Übertragungsteils430 unter einer elastischen Deformation der Schlingen472 und der Dämpferanordnung444 relativ verlagert werden. Mit anderen Worten wird ein Drehmoment zwischen den beiden Übertragungsteilen428 und430 über die Schlingen472 und die Dämpferanordnungen444 übertragen, d.h. von dem angetriebenen Übertragungsteil428 auf das Übertragungsteil430 . Die Schlingen472 sind deshalb bevorzugt aus einem Elastomer mit einer Fadeneinlage hergestellt. Die Drehmomentübertragung erfolgt demnach über eine Zugkraft, die von dem Übertragungsteil428 bzw. dem Segmentabschnitt440 über die Schlinge472 auf den Segmentabschnitt442 des Übertragungsteils übertragen wird, und einer Druckkraft, die von dem Übertragungsteil428 bzw. dem Segmentabschnitt440 über die Dämpfungsanordnung444 auf den Segmentabschnitt442 des Übertragungsteils430 übertragen wird. -
17 zeigt eine perspektivische Ansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung510 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Aus17 erkennt man wiederum die an der Gelenkanordnung512 - hier in Form eines Kugelfestgelenks - angebrachte Schwingungsdämpfungsanordnung514 . Das Gehäuse532 weist gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung Sicken578 auf. Das Gehäuse532 ist über die Sicken578 mit dem Übertragungsteil530 verbunden, wodurch das Übertragungsteil530 weiter versteift wird. -
18 zeigt eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung510 gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung und19 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XVIII-XVIII aus18 . - Aus einer vergleichenden Ansicht der
18 und19 erkennt man wiederum, dass die Gelenkanordnung512 in Form eines Kugelfestgelenks ausgeführt ist, an dessen Außenumfang in radialer Richtung die Schwingungsdämpfungseinrichtung514 angeordnet ist. - Die sechste Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von den mit Bezug auf die
1 bis6 beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen dadurch, dass das Gehäuseteil524 des Kugelfestgelenks512 einstückig mit dem Übertragungsteil528 ausgebildet ist, d.h. das Gehäuseteil524 des Kugelfestgelenks512 und das Übertragungsteil sind aus einem Teil hergestellt. - Ein weiterer Unterschied zu den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen besteht darin, dass das Gehäuse
532 über Sicken587 in dem Gehäuse532 mit dem Übertragungsteil530 verbunden ist und dieses versteift. - Die Funktionsweise der Drehmomentübertragungsvorrichtung
510 entspricht der Funktion der mit Bezug auf die1 bis6 beschriebenen Ausführungsformen. -
20 zeigt eine achsenthaltende Schnittansicht der Drehmomentübertragungsvorrichtung610 gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung. Man erkennt aus20 das Kugelfestgelenk612 sowie die Übertragungseinrichtung614 . Das Kugelfestgelenk612 weist eine als Kugelstern ausgebildete Innennabe616 auf, in der eine Aufnahmeöffnung618 in Form einer Durchgangsbohrung vorgesehen ist. In der Durchgangsbohrung618 ist eine Innenprofilierung620 ausgeformt, vorzugsweise in Form einer Innenverzahnung. Die Innenverzahnung wird bevorzugt durch Räumen oder Fräsen hergestellt, d.h. mittels kostengünstiger, aber hoch präziser Arbeitsgänge. Der Kugelstern616 ist über die Kugeln622 drehmomentübertragend an das Gehäuseteil624 gekoppelt. Auf das Gehäuseteil624 ist wiederum das Gehäuseteil626 aufgepresst und umgibt das Gehäuseteil624 teilweise. Durch die in einem Käfig628 geführten Kugeln können Winkelversätze von bis zu 40° zwischen zwei zu verbindenden Wellenabschnitten ausgeglichen werden. Zwischen den Gehäuseteilen624 ,626 und dem Kugelstern616 sind aus Gummi hergestellte Abschirmelemente630 und632 vorgesehen, die verhindern sollen, dass Schmiermittelreste oder möglicherweise durch Reibung abgeriebene Partikel in das Kugelfestgelenk612 eindringen oder von dem Kugelfestgelenk612 in die Übertragungseinrichtung614 wandern können. - Ferner erkennt man aus
20 , dass die Drehmomentübertragungseinrichtung614 ein erstes Übertragungsteil634 und ein zweites Übertragungsteil636 aufweist. Die beiden Übertragungsteile634 und636 überlappen sich in einem Kopplungsbereich638 , wobei sie in diesem Kopplungsbereich638 korrespondierende Klauenformationen640 und642 aufweisen. Die Klauenformationen640 und642 der Übertragungsteile634 und636 stehen in axialer Richtung vor. Im Kopplungsbereich638 sind die beiden Übertragungsteile634 und636 jeweils mit einer hier nicht gezeigten Gummischicht überzogen. Die beiden Gummischichten bilden eine auf Druck beanspruchte erste Dämpfereinrichtung. - Neben der auf Druck beanspruchten ersten Dämpfereinrichtung ist an der Übertragungseinrichtung
614 eine auf Torsion beanspruchbare zweite Vordämpfereinrichtung644 vorgesehen. Zur Übertragung von Drehmomenten auf die Vordämpfereinrichtung644 sind Aufnahmeschalen646 und648 angeordnet, die mit den Klauen der Klauenformationen640 ,642 korrespondieren und diese formschlüssig mit ihren Aufnahmeöffnungen650 und652 aufnehmen. Die Anzahl der Aufnahmeschalen650 ,652 entspricht der Anzahl der Klauen der Klauenformationen640 ,642 . Die Aufnahmeschalen646 ,648 sind jeweils an einem der Übertragungsteile634 ,636 durch eine Gummischicht654 ,656 angebunden, d.h. anvulkanisiert. - Zur Führung der Übertragungsteile
634 ,636 ist in deren Umfangsbereich eine Führungshülse658 angeordnet. - Im zentralen Bereich der Drehmomentübertragungseinrichtung
614 ist ein Positionierstift660 angeordnet, dessen Längsachse im wesentlichen mit der LängsachseA fluchtet. Der Positionierstift660 dient zur Ausrichtung des ersten Übertragungsteils634 relativ zum zweiten Übertragungsteil636 . Die Übertragungsteile634 ,636 sind über Lagerbuchsen662 und664 auf dem Positionierstift660 gelagert. Ferner ist zwischen den Lagerbuchsen663 und664 eine zentrale Positionierhülse666 vorgesehen, die eine möglichst reibungsarme Lagerung der Übertragungsteile634 und636 auf dem Positionierstift660 ermöglichen soll. - Das Übertragungsteil
636 der Übertragungseinrichtung614 ist mit dem Gehäuseteil624 des Kugelfestgelenks fest verbunden oder kann mit diesem einstückig ausgebildet werden, wodurch das Kugelfestgelenk612 drehfest mit der Übertragungseinrichtung614 verbunden wird. Ein rohrähnlicher Abschnitt668 an dem Übertragungsteil34 der Übertragungseinrichtung614 kann mit einem der Wellenabschnitte fest verbunden, vorzugsweise verschweißt, werden. - Im Folgenden soll die Funktion der Drehmomentübertragungseinrichtung
610 näher erläutert werden. - In der Aufnahmeöffnung
618 mit der Innenprofilierung bzw. Innenverzahnung620 wird ein hier nicht gezeigter Wellenabschnitt mit einer zu der Innenverzahnung620 korrespondierenden Außenverzahnung axial verschiebbar aufgenommen, wohingegen der andere Wellenabschnitt fest mit dem Übertragungsteil634 verbunden ist. Durch das Kugelfestgelenk bzw. die drehmomentübertragende Kopplung des Kugelsterns616 mittels der Kugeln622 an das Gehäuseteil624 können Drehmomente über die beiden, möglicherweise zueinander abgewinkelt verlaufenden, Wellenabschnitte übertragen werden. Im Betrieb werden durch einen Formschluss zwischen der Innenverzahnung620 und der Außenverzahnung Drehmomente übertragen. Gleichzeitig ermöglicht diese Verbindung zwischen Innenverzahnung620 in der Aufnahmeöffnung618 und der korrespondierenden Außenverzahnung, dass neben der Drehmomentübertragung axiale Aggregatsbewegungen durch den in der Aufnahmeöffnung618 verschiebbaren Wellenabschnitt ausglichen werden können. Diese Aggregatsbewegungen wirken somit nicht auf die Übertragungseinrichtung14 und das Kugelfestgelenk612 selbst sowie auf die in einem Antriebstrang folgenden Komponenten ein. Die Übertragungseinrichtung14 dämpft die in einem Antriebsstrang auftretenden Vibrationen sowie Drehschwingungen hinreichend ab, um einen an der Antriebsachse entstehenden Körperschall nicht durch das Fahrzeug hindurch zu übertragen.
Claims (28)
- Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) zum Übertragen von Drehmomenten zwischen zwei Wellenabschnitten einer Wellenanordnung über eine Gelenkanordnung (12), wobei die Gelenkanordnung (12) zum Ausgleich eines Winkelversatzes zwischen den Wellenabschnitten ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) eine Schwingungsdämpfungseinrichtung (14) zum Dämpfen von Torsionsschwingungen umfasst, die zumindest zwei Übertragungsteile (28, 30) aufweist, wobei eines der Übertragungsteile (28, 30) einem der Wellenabschnitte und das jeweils andere Übertragungsteil (28, 30) der Gelenkanordnung (12) zugeordnet ist, und wobei die Übertragungsteile (28, 30) jeweils Segmentformationen (36, 38) mit radialen oder axialen Segmentabschnitten (40, 42) aufweisen, die in einem Übertragungsbereich (34) in drehmomentübertragende Wechselwirkung miteinander treten, wobei zwischen benachbarten Segmentabschnitten (40, 42) in dem Übertragungsbereich (34) zumindest eine im Wesentlichen auf Druck beanspruchte Dämpferanordnung (44) vorgesehen ist.
- Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentformationen (36, 38) der zumindest zwei Übertragungsteile (28, 30) in radialer Richtung zur Drehmomentübertragung miteinander in Eingriff bringbar sind. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Segmentabschnitte (40, 42), von . denen einer dem einem Übertragungsteil (28, 30) und der andere Segmentabschnitt (40, 42) dem jeweils anderen Übertragungsteil (28, 30) zugeordnet ist, miteinander verbunden sind. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (410) nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Segmentabschnitte (440, 442) paarweise mittels zumindest einer deformierbaren Schlinge (472) verbunden sind. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (410) nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentabschnitte (440, 442) der Segmentformationen (436, 438) zumindest zwei Vorsprünge (474, 476) aufweisen, die jeweils von einer Schlinge (472) zur Verbindung eines der Segmentabschnitte (440, 442) mit einem benachbarten Segmentabschnitt (440, 442) der Segmentformationen (436, 438) umschlungen sind. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (410) nach
Anspruch 4 oder5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schlinge (472) aus Gummi und/oder einer Fadenlage, vorzugsweise aus Gummi mit einer Fadeneinlage, hergestellt ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass eines der Übertragungsteile (28, 30) im Übertragungsbereich (34) eine Segmentformation (36, 38) mit radial nach innen gerichteten Segmentabschnitten (40, 42) aufweist und das jeweils andere Übertragungsteil (28, 30) eine Segmentformationen (36, 38) mit nach radial außen gerichteten Segmentabschnitten (40, 42) aufweist, wobei die Segmentformationen (36, 38) miteinander in Eingriff stehen. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferanordnung (44) die Segmentformation im Übertragungsbereich (34) zumindest teilweise umgibt.
- Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferanordnung (44) zumindest eine dämpfende Materialschicht (46, 48), insbesondere Gummischicht oder Kunststoffschicht, zwischen den miteinander in Eingriff bringbaren Segmentformationen (36, 38) der Übertragungsteile (28, 30) aufweist.
- Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferanordnung (44) mehrlagig ausgebildet ist, wobei neben der zumindest einen dämpfenden Materialschicht (46, 48) zumindest eine Schicht (50) aus einem weiteren Material angeordnet ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentabschnitte (40, 42) einer Segmentformationen (36, 38) mit einer dämpfenden Materialschicht (46, 48) überzogen sind, wobei zwischen den mit einer dämpfenden Materialschicht (46, 48) überzogenen Segmentformationen (36, 38) eine weitere Materialschicht (50), insbesondere eine Kunststoffschicht, vorgesehen ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnung (12) eine Aufnahmeöffnung (16) mit einer Innenprofilierung (18), vorzugsweise einer Innenverzahnung, zum drehfesten Verbinden mit einem der Wellenabschnitte aufweist, wobei der der jeweiligen Innenprofilierung (18) zugeordnete Wellenabschnitt eine korrespondierende Außenprofilierung, insbesondere eine Außenverzahnung, aufweist, und wobei der Wellenabschnitt mit der Außenprofilierung in der Aufnahmeöffnung (16) mit der Innenprofilierung (18) axial verlagerbar aufgenommen ist.
- Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Übertragungsteile (28, 30) im Übertragungsbereich (34) von einem Gehäuse (32) umgeben sind, das mit zumindest einem der Übertragungsteile (28, 30) verbunden ist.
- Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (14) die Gelenkanordnung (12) zumindest teilweise umgibt.
- Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach
Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (14) am Außenumfang der Gelenkanordnung (12) angeordnet und drehfest mit der Gelenkanordnung (12) verbunden ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (10; 110; 410) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnung (12; 112; 412) eine Kugelfestgelenk ist.
- Drehmomentübertragungsvorrichtung (10; 110; 410) nach
Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (14; 114; 414) mit einem Gehäuseteil (24; 124; 424) des Kugelfestgelenks (12; 112; 412) drehfest verbunden ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (610) nach
Anspruch 1 und16 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Übertragungsteile (634, 636) zur Drehmomentübertragung im Kopplungsbereich (638) einander axial überlappend aufnehmen, wobei wenigstens einer der Wellenabschnitte in Richtung seiner Längsachse verschiebbar in dem Kugelfestgelenk aufgenommen ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (610) nach
Anspruch 18 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (618) mit der Innenprofilierung (620) in einem Kugelstern (616) ausgebildet ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (610) nach
Anspruch 19 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelstern (616) über eine Kugelanordnung (622) mit dem Gehäuse (624, 626) des homokinematischen Gelenks (612) drehmomentübertragend gekoppelt ist, wobei die Kugeln (622) derart angeordnet sind, dass der Kugelstern (616) und der in der Aufnahmeöffnung (618) axial verschiebbare Wellenabschnitt relativ zur Längsachse des anderen Wellenabschnitts verlagerbar sind. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (610) nach einem der
Ansprüche 19 oder20 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kugelstern (616) und Gehäuseteilen (624, 626) des homokinetischen Gelenks (612) Abschirmelemente, insbesondere aus Gummi, vorgesehen sind. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (610) nach einem der
Ansprüche 18 bis21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelfestgelenk (612) drehfest mit einem der Übertragungsteile (636) verbunden, vorzugsweise verschweißt oder aufgepresst, und der andere Wellenabschnitt fest mit dem anderen Übertragungsteil (634) verbunden ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (610) nach einem der
Ansprüche 18 bis22 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Übertragungsteile (634, 636) im Kopplungsbereich (638) im wesentlichen gleichförmig ausgebildet sind, wobei die Übertragungsteile (634, 636) jeweils mit einer Dämpfereinrichtung, vorzugsweise einer Gummischicht, versehen sind. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (610) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Übertragungsteilen (634, 636) ein Positionierstift (660) vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung (610) durch den Positionierstift (660) axial verspannbar ist.
- Drehmomentübertragungsvorrichtung (210; 310) nach einem der
Ansprüche 1 bis15 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkanordnung (212; 312) eine Kreuzgelenk ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (210; 310) nach
Anspruch 25 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (214; 314) zumindest teilweise in einer von Gelenkachsen A, B des Kreuzgelenks (212; 312) aufgespannten Ebene am Außenumfang eines Gehäuseteils (256; 356) des Kreuzgelenks (212; 312) angeordnet ist. - Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentformationen (36, 38) durch Tiefziehen, Schmieden oder spanende Verfahren hergestellt sind.
- Wellenanordnung mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis27 .
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