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Elastisches Verbindungsglied, insbesondere für Schalt- und Lenkstangen
von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft ein elastisches Verbindungsglied zwischen
etwa gleichachsig verlaufenden Stangenteilen, insbesondere für Schalt- und Lenkstangen
von Kraftfahrzeugen, bei dem je ein Klauenkranz, der aus den gegenüberliegenden
Stirnseiten auf den Stangen aufgesetzter Verbindungshälften hervorsteht, unter Freilassung
von Zwischenräumen mit dem gegenüberliegenden verzahnt ist und die Zwischenräume
zwischen den Klauenflanken mit einem gummiartigen Stoff ausgefüllt sind.
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Schalt- oder Lenkstangen werden, insbesondere im Kraftfahrzeugbau,
häufig mit einem elastischen Verbindungsglied versehen. Hierdurch sollen die Schalt-und
Lenksicherheit erhöht, ein Ausgleich für Verlängerungen und Verkürzungen der Stange,
z. B. durch Temperaturunterschiede, erzielt und die Geräusche möglichst gedämpft
werden. Die bisher meist gebräuchlichen Verbindungsglieder bestehen aus je einem
auf die Stirnenden der zu verbindenden Stangen aufgesetzten Flansch und einer zwischen
die Flansche eingebrachten Scheibe aus elastischem Stoff. Es hat sich jedoch gezeigt,
daß sich mit einer derartigen Konstruktion die erwünschten Dämpfungswerte für die
zu erfassenden Möglichkeiten - Näherung der Stangen aneinander, Entfernung der Stangen
voneinander und Drehung der Stangen gegeneinander - nicht aufeinander abstimmen
lassen. Macht man die Schicht relativ dick und weich, um bei Näherung der Stangen
nicht eine zu schnell ansteigende Druckdämpfung zu bekommen, so ist der Dämpfungsanstieg
bei Verdrehung zu schwach usw.
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Auch befriedigen die bekannten elastischen Verbindungen nicht in bezug
auf die Geräuschminderung, weil aus den vorgenannten Gründen relativ harte Gummisorten
verwendet werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalt- und Lenkstangenkupplung
zu schaffen, die gleichzeitig eine günstige Abstimmung der Federdämpfung sowohl
bei Veränderung des Wellenabstandes in axialer Richtung als auch bei Verdrehung
der durch das Verbindungsglied gekuppelten Wellen gegeneinander ermöglicht.
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Hierbei wird von bekannten elastischen Kupplungen ausgegangen, bei
denen kleine Fluchtunterschiede zweier zu verbindender Wellen dadurch ausgeglichen
werden, daß auf die zugehörigen Wellenenden je eine Verbindungshälfte aufgesetzt
ist und aus den gegenüberliegenden Stirnseiten der Verbindungshälften je ein Klauenkranz
hervorsteht, wobei die Klauenkränze unter Freilassung von Zwischenräumen miteinander
verzahnt und die Zwischenräume zwischen den Flanken mit einem elastischen Stoff
ausgefüllt sind. Es ist bereits bekannt, die Flanken der Klauen von derartigen Kupplungen
schräg zur Achse zu stellen, so daß bei Verdrehung der Wellen gegeneinander die
Ausfüllungen aus elastischem Stoff zwischen den Flanken nicht nur auf Druck bzw.
Zug, sondern auf Druck und Schub bzw. Zug und Schub beansprucht werden und dadurch
eine bessere Anpassung der Federkennlinie an die Betriebsbedingungen möglich ist.
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Die bekannten Ausbildungen von elastischen Klauenkupplungen bewirken
aber alle nur eine Beeinflussung der Federkennlinie bei Verdrehung der Wellen gegeneinander
und lassen eine entsprechende Beeinflussung bei Näherung oder Entfernung .der Wellen
zu- bzw. voneinander in axialer Richtung außer acht, weil selbst bei schräg zur
Achse gestellten Klauenflanken diese Neigung so gering ist, daß sie keinen nennenswert
ins Gewicht fallenden Einfluß auf die Federungseigenschaften in den verschiedenen
Hauptbelastungsrichtungen hat.
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Hier setzen die Gedankengänge ein, auf denen die Erfindung beruht,
indem durch entsprechende Formung der Verbindungshälften und gegebenenfalls durch
zusätzliche Ausfüllung des Zwischenraumes zwischen der Unterseite der Klauen und
der entsprechenden Fläche der anderen Verbindungshälfte sowohl bei Abstandsänderung
der Stangen in axialer Richtung wie bei Verdrehung der Stangen gegeneinander in
dem Verbindungsglied als maßgebende Rückstellkräfte kombinierte Schub- und Druckkräfte
auftreten sollen.
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Hierdurch besteht die Möglichkeit, in jeder der drei erwähnten Richtungen
die Dämpfung in weitem Maße zu beeinflussen, indem entweder die Schubkomponente
gegenüber der Druckkomponente vergrößert wird, oder umgekehrt.
Ferner
hat es sich gezeigt, daß zufolge der Möglichkeit der Verwendung weichen Gummis und
der größeren Ausgeglichenheit der Dämpfungen in den einzelnen Richtungen die Geräuschdämpfung
bei gleichem Raumbedarf der elastischen Verbindung wesentlich besser ist.
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Die Erfindung sieht drei selbständig nebeneinander stehende Lösungswege
zum Erreichen des gesteckten Zieles vor.
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Der erste Lösungsweg besteht erfindungsgemäß darin, daß die Klauen
an Rippen sitzen, die aus dem abgeschrägten Rand der Stirnseite der Verbindungshälften
hervortreten und daß die Klauen sich zum Kopf hin verbreitern, so daß zwischen den
Flanken der Klauen einerseits und zwischen dem abgeschrägten Stirnrand der Verbindungshälften
und der Unterseite der Rippen andererseits mit Gummi ausgefüllte Zwischenräume verbleiben,
wobei die Ausfüllungen zwischen den Klauenilanken schräg zur Achsrichtung verlaufende
Streifen und die Ausfüllungen zwischen dem abgeschrägten Stirnrand der Verbindungshälfte
und der zugehörigen Rippe Kegelstumpf-Sektoren bilden.
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Gemäß einem zweiten Weg kann das Problem ferner dadurch gelöst werden,
daß die Klauen an Rippen sitzen, die aus dem abgeschrägten Rand der Stirnseite der
Verbindungshälften hervortreten und mit parallelen, jedoch mit der Achse einen spitzen
Winkel bildenden Flanken versehen sind.
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Schließlich können nach einem dritten Lösungsweg erfindungsgemäß die
Klauen an Rippen sitzen, die aus dem abgeschrägten Rand der Stirnseite der Verbindungshälften
hervortreten und sich in der einen Verbindungshälfte zwischen Fuß und Kopf erst
verbreitern und dann verjüngen, während diejenigen der anderen Verbindungshälfte
sich entgegengesetzt entsprechend erst verjüngen und dann verbreitern.
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Bei jedem der angeführten Lösungswege können vorteilhaft die Gummiteile
mit den Metallteilen in an sich bekannter Weise haftend verbunden sein. Dann treten
zwischen Metall und Gummi keine Reibungen auf, die anderenfalls zu Ermüdungserscheinungen
führen könnten.
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Ferner bildet die Gummiausfüllung zweckmäßig einen einheitlichen Körper,
wie es an sich bei anderen elastischen Verbindungsgliedern schon bekannt ist. Abgesehen
davon, daß möglichst wenig Einzelteile erwünscht sind, bietet dies den Vorteil,
daß, falls sich die Gummi-Metall-Bindung im Gebrauch lösen sollte, trotzdem die
elastische Verbindung nicht auseinanderfällt, weil der Gummiteil formschlüssig mit
dem Metallteil verbunden bleibt.
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In den Zeichnungen sind nachfolgend näher erläuterte Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1. in perspektivischer Darstellung zwei
ineinander geführte Kupplungshälften vor der Ausfüllung der Zwischenräume mit Gummi,
F i g. 2 eine der Verbindungshälften in Aufsicht, F i g. 3 den Schnitt in Richtung
der Linie A -A in i F i g. 2, F i g. 4 die Aufsicht auf die zwischen die
Verbindungshälften einzubringende Gummifüllung, F i g. 5 einen Schnitt in Richtung
der Linie A-A in F i g. 4, i F i g. 6 die Seitenansicht einer vollständigen Verbindung,
F i g. 7 den Schnitt nach der Linie A -A in F i g. 6, F i g. 1 bis 7 eine
Ausführung nach dem erwähnten ersten Lösungsweg, F i g. 8 eine Ausbildung nach dem
erwähnten zweiten Lösungsweg, F i g. 9 eine Ausbildung nach dem dritten Lösungsweg.
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Wie insbesondere F i g. 1 bis 3 zeigen, treten aus dem abgeschrägten
Rand 1 der Stirn der Verbindungshälften 2 Rippen 3 hervor, welche Klauen
4 tragen. Die Flanken dieser Klauen verbreitern sich zum Kopf hin, wie insbesonadere
F i g. 6 erkennen läßt.
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Läßt man die beiden gleich ausgebildeten Klauenenden beider Verbindungshälften
ineinandergreifen, so entstehen zwischen benachbarten Klauenflanken mit der Achsrichtung
in der Tangentialebene einen spitzen Winkel bildende, streifenartige Zwischenräume
5 (siehe F i g. 6). Hierbei sind die Winkel benachbarter Streifen gleich groß, haben
jedoch entgegengesetzte Neigung zur Längsachse des Verbindungsgliedes. Die untere
(achsnähere) Seite 6 der Rippen 3 (siehe F i g. 7) bildet mit dem gegenüberliegenden
Teil der abgeschrägten Stirnwand 1 der anderen Verbindungshälfte ebenfalls einen
Zwischenraum 7, der mit der Achsrichtung in der Radialebene einen Winkel bildet
und die Form eines Kegelstumpfsektors hat. Ist der gesamte Hohlraum zwischen den
gemäß F i g. 1 und 6 ineinandergeschobenen Verbindungshälften mit Gummi ausgefüllt,
so ergeben sich bei bestimmten Bewegungen der Stangen im einzelnen folgende Kraftwirkungen:
Bei Entfernung der Stangen voneinander in axialer Richtung wird der Gummi in den
Streifen 5 auf Schub und Druck beansprucht, die Ausfüllungen 7 hingegen auf Schub
und Zug. Werden die Stangen einander genähert, so ist es umgekehrt. Werden die Stangen
gegeneinander verdreht, so treten je nach der Drehrichtung in je einer Hälfte der
Streifen 5 Schub-Druck-Spannungen bzw. Schub-Zug-Spannungen auf, während die Ausfüllungen
7 auf Schub beansprucht werden.
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Bei der abgeänderten Ausführungsform nach F i g. 8 verlaufen die Flanken
der Klauen parallel und bilden mit der Achsrichtung in der Tangentialebene den gleichen
spitzen Winkel. Daher entstehen streifenförmige Zwischenräume 8, die alle in gleicher
Richtung verlaufen. Dies hat die Wirkung, daß bei Näherung bzw. Entfernung der Stangenenden
in axialer Richtung jeweils die Hälfte der Gummipakkungen in den streifenförmigen
Zwischenräumen 8 auf Schub und Druck und die andere Hälfte auf Schub und Zug beansprucht
wird. Die gesamte Rückstellkraft ist daher in beiden Fällen gleich, und die Ausfüllung
des Zwischenraumes 7 (siehe F i g. 7) mit Gummi ist nicht unbedingt erforderlich.
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F i g. 9 gibt ein weiteres abgeändertes Beispiel in Seitenansicht
wieder. Hier sind die Flanken der Klauen einer Verbindungshälfte im Vergleich zu
denen der anderen Verbindungshälfte nicht gleichartig, sondern entgegengesetzt entsprechend
ausgebildet. Bei der einen Hälfte verlaufen sie in der Richtung vom Fuß zum Kopf
erst sich erweiternd und dann sich wieder verjüngend, bei der unteren Hälfte hingegen
umgekehrt. Zweckmäßig bilden sie einerseits zwei mit der kürzeren Basis aneinanderstoßende
Trapeze 9 und andererseits zwei mit der längeren Basis aneinanderstoßendeTrapeze
10. Die mit Gummi ausgefüllten Zwischenräume 11 haben dann die Gestalt
winklig aufeinanderstehender Parallelogramme. Es entsteht eine pfeilverzahnungsartige
Form für die
mit Gummi ausgefüllten Zwischenräume 11, deren Spitzenrichtung
jedoch von Zwischenraum zu Zwischenraum wechselt.
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Die Wirkung ist die, daß sowohl bei Entfernung wie bei Näherung der
Stangen in axialer Richtung jeweils eine Füllungshälfte auf Druck-Schub und die
andere auf Zug-Schub beansprucht wird. Auch hier ist die gesamte Rückstellkraft
in beiden Fällen gleich und die Ausfüllung des Zwischenraumes 7 (siehe F i g. 6)
mit Gummi kann eventuell unterbleiben.