DE112012001065B4

DE112012001065B4 - Verfahren zum Herstellen eines elastischen Kraftübertragungsglieds und elastisches Kraftübertragungsglied

Info

Publication number: DE112012001065B4
Application number: DE112012001065.5T
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Nindel; Marc Brandl; Josef Stubenrauch
Original assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: DE112012001065A5; US9127722B2; BR112013022406A2; US20140291890A1; DE102011012922A1; WO2012116808A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines elastischen Kraftübertragungsglieds (10; 50), wobei das Kraftübertragungsglied (10; 50), mit wenigstens zwei Aufnahmeöffnungen zum Verbinden mit Kraftübertragungskomponenten, einem Elastomerkörper (14; 56) und wenigstens einer in den Elastomerkörper eingebetteten Einlageschlinge (16; 54) versehen ist, umfassend die Schritte:
- Positionieren der wenigstens einen Einlageschlinge (16; 54) in einer vorbestimmten Solllage in einer Form,
- Vorsehen wenigstens eines Lüftungsdorns in der Form, der mit einem freien Ende in Kontakt mit der Einlageschlinge (16; 54) steht,
- Einspritzen von Elastomermaterial in die Form,
- Vulkanisieren des Elastomermaterials (14; 56),
- Entlüften während oder nach der Vulkanisation über wenigstens eine mittels des Lüftungsdorns geschaffene Lüftungsöffnung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elastischen Kraftübertragungsglieds, insbesondere zur Übertragung von Drehmomenten, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder in einer Industrieanwendung, wobei das Kraftübertragungsglied mit wenigstens zwei Aufnahmeöffnungen zum Verbinden mit Kraftübertragungskomponenten, einem Elastomerkörper und wenigstens einer in den Elastomerkörper eingebetteten Einlageschlinge versehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein elastisches Kraftübertragungsglied, das mit diesem Verfahren hergestellt ist.
Derartige Kraftübertragungsglieder sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise das Dokument DE 10 2005 003 459 B3 eine Gelenkscheibe, wie sie in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs oder in einer Lenksäule eingesetzt werden kann. Derartige Gelenkscheiben weisen eine Mehrzahl von Öffnungen auf, die durch Buchsen definiert werden. In den Gelenkscheiben sind diese Buchsen jeweils paarweise von mehreren Schlingenpaketen umschlungen, so dass zwischen zwei benachbarten Buchsen Zugkräfte übertragen werden können. Die Buchsen und Schlingenpakete sind in einen Elastomerkörper eingebettet. Mit derartigen Gelenkscheiben lassen sich beispielsweise Drehmomente zwischen zwei miteinander zu verbindenden Wellenabschnitten übertragen, wobei jeweils drei der Buchsen mit einem Wellenabschnitt und die jeweils dazwischenliegenden Buchsen mit dem anderen Wellenabschnitt verbunden sind. Eine solche Gelenkscheibe kann aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften einen Achsversatz sowie einen Winkel zwischen den beiden Wellenabschnitten durch kardanische Deformation ausgleichen. Derartige Gelenkscheiben zeichnen sich bei einer entsprechend aufwändigen Fertigung durch eine hohe Lebensdauer trotz ihrer kardanischen Belastung im Betrieb aus.
JP 2010-25282 A offenbart einen scheibenförmigen Gelenkköper zum Übertragen von Drehmomenten. Der Gelenkkörper weist Aufnahmeöffnungen und Einlageschlingen auf, die in einen Elastomerkörper eingebettet sind.
Auch werden vergleichbare Kraftübertragungsglieder in Kupplungen eingesetzt, wobei diese lediglich von Kraftübertragungslaschen gebildet sind, die zwei Öffnungen aufweisen, welche von einem einzelnen Fadenpaket umschlungen sind, wobei das Fadenpaket und die Buchsen in einen Elastomerkörper eingebettet sind. Auch derartige Fadenschlingen besitzen trotz ihres elastischen Deformationsvermögens aufgrund der eingebetteten Einlageschlinge eine lange Lebensdauer bei ausgezeichnetem Kraftübertragungsverhalten.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei derartigen Kraftübertragungsgliedern verschiedene Einflüsse bei der Fertigung die Lebensdauer beeinträchtigen können. Beispielsweise können Gas- oder Lufteinschlüsse am Schlingenpaket in dem Elastomerkörper die Lebensdauer verkürzen.
Es ist demgegenüber eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines elastischen Kraftübertragungsglieds und ein entsprechend hergestelltes Kraftübertragungsglied bereitzustellen, bei welchem Lufteinschlüsse an Fadenpaketen während der Fertigung weitgehend unterbunden werden können.
Diese Aufgabe wird durch das eingangs bezeichnete Verfahren gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:

- Positionieren der wenigstens einen Einlageschlinge in einer vorbestimmten Solllage in einer Form,
- Vorsehen wenigstens eines Lüftungsdorns in der Form, der mit einem freien Ende in Kontakt mit der Einlageschlinge steht,
- Einspritzen von Elastomermaterial in die Form,
- Vulkanisieren des Elastomermaterials,
- Entlüften während oder nach der Vulkanisation über wenigstens eine mittels des Lüftungsdorns geschaffene Lüftungsöffnung.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass vor dem Einspritzen von Elastomermaterial in die Form zur Herstellung des Kraftübertragungsglieds zunächst einzelne Lüftungsdorne in der Form positioniert werden. Diese Lüftungsdorne können bereits an der Form angeformt sein oder in Form von Schiebern in der Form verschiebbar sein. Die Lüftungsdorne schaffen im Elastomerkörper Lüftungsöffnungen, über die Gas- oder Lufteinschlüsse aus dem Elastomerkörper entweichen können. Dies kann bereits während des Vulkanisierens erfolgen, beispielsweise dann, wenn die Lüftungsdorne hohl ausgebildet sind oder wenn sie während des Vulkanisierens des aus der Form herausgezogen werden. Alternativ kann dies auch nach dem Vulkanisieren erfolgen, beispielsweise indem die Lüftungsdorne aus der Form herausgezogen oder die gesamte Form entfernt wird. Mit anderen Worten können Gaseinschlüsse oder Luftblasen, die beim Einspritzen des Elastomermaterials an den Einlageschlingen verbleiben, erfindungsgemäß beim Vulkanisieren oder nach dem Vulkanisieren dadurch beseitigt werden, dass das Gas oder die Luft über die Lüftungsöffnungen entweicht.
Grundsätzlich sorgt bereits jede beliebige Lüftungsöffnung für eine gewissen Entlüftungswirkung. Vorzugsweise ist aber vorgesehen, die Belüftungsöffnungen mit hinreichender Sicherheit bis zur Einlageschlinge auszubilden. Aus diesem Grund sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass der Lüftungsdorn mit seinem freien Ende in die Einlageschlinge eindringt. Dabei ist darauf zu achten, dass der Lüftungsdorn die Einlageschlinge selbst nicht verletzt, sondern nur gewährleistet, dass sich die dadurch geschaffene Entlüftungsöffnung tatsächlich bis zur Einlageschlinge hin und ggfs. in diese hinein erstreckt.
Zum einfachen Einbringen des Lüftungsdorns in die Einlageschlinge und zum leichteren Entfernen des Lüftungsdorns aus dem Elastomermaterial kann vorgesehen sein, dass der Lüftungsdorn zumindest abschnittsweise eine konische Form aufweist. Ferner ist es möglich, dass der Lüftungsdorn an seinem freien Ende mit einer Konizität oder Spitze versehen ist. Auch dadurch wird erleichtert, dass der Lüftungsdorn hinreichend tief in die Einlageschlinge eindringt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Lüftungsdorn massiv oder mit einem Hohlraum ausgebildet ist. Ist der Lüftungsdorn massiv ausgebildet, so kann die Entlüftung erst nach dem Entfernen des Lüftungsdorns erfolgen. Ist er mit einem Hohlraum ausgebildet, so kann die Entlüftung durch den Hohlraum des Lüftungsdorns erfolgen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Einlageschlinge von einem Fadenpaket gebildet ist, wobei der Lüftungsdorn unter Verdrängung einzelner Fäden in das Fadenpaket ragt. Eine Verletzung einzelner Fäden des Fadenpakets ist erfindungsgemäß zu vermeiden.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die wenigstens eine Lüftungsöffnung nach der Entlüftung mit Elastomermaterial oder einem Fremdmaterial geschlossen wird. Durch diese Maßnahme kann ein öffnungsfreies Kraftübertragungsglied erhalten werden, bei dem eine hinreichende Entlüftung über die ursprünglich ausgebildeten Lüftungsöffnungen stattgefunden hat, wobei diese nachträglich geschlossen wurden. Als nachträgliches Schließen dieser Lüftungsöffnungen ist auch anzusehen, wenn ein einzelner Lüftungsdorn während des Vulkanisierens entfernt wurde, so dass es zu einer Entlüftung kommen konnte, und dann während des Vulkanisierens sich die ursprünglich ausgebildete Lüftungsöffnung mit vulkanisierendem Elastomermaterial schließt.
Die Erfindung betrifft ferner ein elastisches Kraftübertragungsglied, insbesondere zur Übertragung von Drehmomenten in einem Kraftfahrzeug oder in einer Industrieanwendung, wobei das Kraftübertragungsglied, mit wenigstens zwei Aufnahmeöffnungen zum Verbinden mit Kraftübertragungskomponenten, einem Elastomerkörper und wenigstens einer in den Elastomerkörper eingebetteten Einlageschlinge versehen ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftübertragungsglied mit wenigstens einer Lüftungsöffnung versehen ist, die sich durch den Elastomerkörper hindurch zu der wenigstens einen Einlageschlinge hin erstreckt.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Lüftungsöffnung zumindest abschnittsweise konischen Verlauf aufweist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kraftübertragungsglied eine Gelenkscheibe mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Einlageschlingen aufweist, die in den Elastomerkörper eingebettet sind, wobei wenigstens einer Einlageschlinge, vorzugsweise jeder Einlageschlinge, wenigstens eine Lüftungsöffnung zugeordnet ist. Die einzelnen Lüftungsöffnungen können lediglich auf einer Seite der Gelenkscheibe oder auf zwei entgegengesetzten Seiten angeordnet sein. Ferner ist es möglich, jeder Einlageschlinge der Gelenkscheibe lediglich eine oder auch mehrere Lüftungsöffnungen zuzuordnen. Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Lüftungsöffnung jeweils in einem mittleren Bereich der Einlageschlinge zwischen zwei Aufnahmeöffnungen angeordnet ist.
Alternativ zu einer Gelenkscheibe kann vorgesehen sein, dass das Kraftübertragungsglied eine Kraftübertragungslasche mit wenigstens einer Einlageschlinge aufweist, die in den Elastomerkörper eingebettet ist, wobei die Lüftungsöffnung in einem mittleren Bereich der Einlageschlingen zwischen zwei Aufnahmeöffnungen angeordnet ist. Derartige Einlageschlingen können beispielsweise in Kupplungsanordnungen vorgesehen werden, beispielsweise sogenannten Laschenkupplungen. Ferner ist es möglich, dass die wenigstens eine Einlageschlinge jeweils von einem Fadenpaket gebildet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:

1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Gelenkscheibe;
2 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A aus 1;
3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Kraftübertragungslasche;
4 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B aus 3.

In 1 ist ein als Gelenkscheibe ausgebildetes Kraftübertragungsglied in Vorderansicht gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Dieses umfasst eine Mehrzahl von Buchsen 12, die mit ihren Mittelpunkten auf einer Kreisbahn K angeordnet sind. Die Buchsen sind in einen gummielastischen Elastomerkörper 14 eingebettet. In der Gelenkscheibe 10 sind jeweils mehrere textile Fadenpakete 16, 18 eingebettet, die von der Elastomermasse umschlossen sind. Hierzu wird verwiesen auf die Schnittdarstellung gemäß 2. Man erkennt dort, dass beispielsweise um die Buchsen 12₁ und 12₂ (siehe 1) jeweils zwei Fadenpakete 16₁ und 16₂ angeordnet sind, die in verschiedenen Ebenen verlaufen. Ferner ist um die Buchsen 12₃ und 12₄ ein zentrales Fadenpaket 18₁ geschlungen. Die Fadenpakete 16 sorgen für eine Zugkraftübertragung zwischen zwei benachbarten Buchsen. Die Einbettung in die gummielastische Masse 14 sorgt für eine Formstabilität des Gelenkkörpers und zugleich für die Möglichkeit einer elastischen Deformation, um beispielsweise ein Drehmoment zwischen zwei Wellenabschnitten (nicht gezeigt) zu übertragen, wobei der erste Wellenabschnitt mit den Buchsen 12₁, 12₃ und 12₆ und der zweite Wellenabschnitt mit den Buchsen 12₂, 12₄ und 12₅ gekoppelt ist. Die Gelenkscheibe 10 erlaubt in an sich bekannter Weise auch einen Ausgleich eines gewissen Achsversatzes zwischen den Wellenabschnitten sowie einen Ausgleich einer Neigung dieser Wellenabschnitte zueinander durch kardanische Bewegungen.
In 1 und 2 erkennt man ferner Lüftungsöffnungen 20, die in den Elastomerkörper 14 bei der Fertigung eingebracht sind und die sich von dessen Außenumgebung zu den jeweiligen Schlingenpaketen 16₁, 16₂ und 18₁ erstrecken. Mit anderen Worten sind die Schlingenpakete nicht von der Umgebungsatmosphäre isoliert, sondern mit dieser über die Lüftungsöffnungen 20 verbunden. Diese Lüftungsöffnungen 20 dienen dazu, während der Herstellung, insbesondere während der Vulkanisation des Elastomerkörpers dafür zu sorgen, dass Gas- oder Lufteinschlüsse, die sich beim Einspritzen des Elastomermaterials in eine Form an den Schlingenpaketen ergeben haben, vom Inneren der Gelenkscheibe 10 entweichen können und so eine lebensdauerreduzierende Schwächung der Gelenkscheibe aufgrund dieser Gaseinschlüsse vermieden werden kann. Diese Lüftungsöffnungen 20 erstrecken sich daher an die Fadenpakete 16, 18 heran, vorzugsweise sogar in diese hinein. Sie werden bei der Herstellung dieser Gelenkscheibe durch geeignete Dorne erreicht.
Insgesamt ergibt sich durch das Anbringen von entsprechenden Lüftungsöffnungen 20 eine lufteinschlussfreie Gelenkscheibe mit gesteigerter Lebensdauer. Falls gewünscht können die Lüftungsöffnungen 20 nachträglich noch mit Elastomermaterial oder Fremdmaterial bleibend verschlossen werden.
3 zeigt eine Kraftübertragungslasche 50, die beispielsweise bei einer Laschenkupplung eingesetzt wird. Auch diese weist zwei Buchsen 52₁, 52₂ auf, um die ein Schlingenpaket 54 (siehe 4) zur Zugkraftübertragung herumgeführt ist. Das Schlingenpaket 54 sowie die Buchsen 52₁ und 52₂ sind in einen Elastomerkörper 56 eingebettet.
Man erkennt ferner wiederum eine Lüftungsöffnung 58, die zu demselben Zweck in die Kraftübertragungslasche 50 eingebracht ist, wie mit Bezug auf 1 und 2 für die Gelenkscheibe beschrieben. Die Lüftungsöffnung 58 erstreckt sich durch den Elastomerkörper 56 zum Fadenpaket 54 hin und in dieses hinein. Sie weist zumindest abschnittsweise in ihrem innenliegenden Bereich konischen Verlauf auf. Es sei darauf hingewiesen, dass die Lüftungsöffnung 58 einzelne Fäden des Fadenpakets 54 nicht verletzt, sondern diese nur bei der Herstellung etwas verdrängt. Von Bedeutung ist, dass die Lüftungsöffnung 58 eine Verbindung zwischen dem Schlingenpaket 54 und der Umgebung schafft, um eine Entlüftung und ein Abführen von Luft oder Gasen, die beim Einspritzen des Elastomermaterials am Fadenpaket 54 eingeschlossen wurden, ermöglicht.
Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Maßnahme der Anbringung von Lüftungsöffnungen bei verhältnismäßig geringem zusätzlichen Aufwand der Fertigung eine Erhöhung der Qualität entsprechender Kraftübertragungsglieder und damit eine Verlängerung der Lebensdauer.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines elastischen Kraftübertragungsglieds (10; 50), wobei das Kraftübertragungsglied (10; 50), mit wenigstens zwei Aufnahmeöffnungen zum Verbinden mit Kraftübertragungskomponenten, einem Elastomerkörper (14; 56) und wenigstens einer in den Elastomerkörper eingebetteten Einlageschlinge (16; 54) versehen ist, umfassend die Schritte: - Positionieren der wenigstens einen Einlageschlinge (16; 54) in einer vorbestimmten Solllage in einer Form, - Vorsehen wenigstens eines Lüftungsdorns in der Form, der mit einem freien Ende in Kontakt mit der Einlageschlinge (16; 54) steht, - Einspritzen von Elastomermaterial in die Form, - Vulkanisieren des Elastomermaterials (14; 56), - Entlüften während oder nach der Vulkanisation über wenigstens eine mittels des Lüftungsdorns geschaffene Lüftungsöffnung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftungsdorn mit seinen freien Ende in die Einlageschlinge (16; 54) eindringt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest abschnittsweise Lüftungsdorn eine konische Form aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftungsdorn massiv oder mit einem Hohlraum ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüftungsdorn an seinem freien Ende mit einer Konizität oder Spitze versehen ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlageschlinge (16; 54) von einem Fadenpaket gebildet ist, wobei der Lüftungsdorn unter Verdrängung einzelner Fäden in das Fadenpaket ragt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lüftungsöffnung nach der Entlüftung mit Elastomermaterial oder einem Fremdmaterial geschlossen wird.
Elastisches Kraftübertragungsglied (10; 50), mit wenigstens zwei Aufnahmeöffnungen zum Verbinden mit Kraftübertragungskomponenten, einem Elastomerkörper (14; 56) und wenigstens einer in den Elastomerkörper (14; 56) eingebetteten Einlageschlinge (16; 54) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsglied (10; 50) mit wenigstens einer Lüftungsöffnung (20; 58) versehen ist, die sich durch den Elastomerkörper (14; 56) hindurch zu der wenigstens einen Einlageschlinge (16; 54) hin erstreckt, wobei die wenigstens eine Einlageschlinge (16; 54) nicht von der Umgebungsatmosphäre isoliert ist.
Kraftübertragungsglied (10; 50) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsöffnung (20; 58) zumindest abschnittsweise konischen Verlauf aufweist.
Kraftübertragungsglied (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Gelenkscheibe mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Einlageschlingen (16, 18) aufweist, die in den Elastomerkörper (14) eingebettet sind, wobei wenigstens einer Einlageschlinge (16, 18) wenigstens eine Lüftungsöffnung (20) zugeordnet ist.
Kraftübertragungsglied (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungsöffnung (20) jeweils in einem mittleren Bereich der Einlageschlinge (16, 18) zwischen zwei Aufnahmeöffnungen angeordnet ist.
Kraftübertragungsglied (50) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kraftübertragungslasche mit wenigstens einer Einlageschlinge (54) aufweist, die in den Elastomerkörper (56) eingebettet ist, wobei die Lüftungsöffnung (58) in einem mittleren Bereich der Einlageschlingen (54) zwischen zwei Aufnahmeöffnungen angeordnet ist.
Kraftübertragungsglied (50) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einlageschlinge (54) jeweils von einem Fadenpaket gebildet ist.