DE1215006B

DE1215006B - Drehelastische Gelenkwelle, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1215006B
Application number: DED34056A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Friedrich Dipl-Ing
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1960-08-20
Filing date: 1960-08-20
Publication date: 1966-04-21

Description

Drehelastische Gelenkwelle, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine drehelastische Gelenkwelle, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei in dem zwischen je einem Anschlußstück liegenden Wellenstrang ein Teil eingeschaltet ist, in dem die Kraftübertragung durch konische Gummihulsenfedern mit abwechselnd entgegengesetzter Neigung erfolgt.
Es ist bekannt (deutsche Patentanmeldung C 8429 11/63 c), bei einer Gelenkwelle eine besondere drehelastische Kupplung mit Gummihülsenfedem der vorstehenden Art einzuschalten. Hierbei sind zwischen eine innere Welle und eine konzentrische Rohrhülse der Kupplung mehrere axial aneinander anliegende Federelemente eingeschoben, deren Gurnmihülsenfedern jeweils zwischen zwei Metallringe mit gleichsinnig konisch ansteigendem Innen- bzw. Außenmantel einvulkanisiert sind. Im entspannten Zustand eines Federelementes #sind die beiden gleich breiten Metallringe axial gegeneinander verschoben, Die je- weils mit Welle und Rohrhülse durch Keile drehfest verbundenen Federelemente sind durch eine Mutter auf der Welle dicht anliegend eingespannt, wobei die die benachbarten Hülsenfedern jeweils entgegengesetzte Neigung haben. Die Einspannung ergibt radiale Vorspannung der Gummihülsenfedern. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß durch die Einschaltung dieser besonderen Bauteile mehrere unnötige Verbindungsstellen entstehen und die Montage erschwert wird. Außerdem tritt meist infolge dieser platzraubenden Verbindungen eine Verlängerung des gesamten Wellenstranges ein.
Die Erfindung hat die Beseitigung obiger Nachteile und die Verbesserung der Gelenkwelle in bezug auf einfache Montage und Geräuschdampfung zur Aufgabe. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Gelenkwellen der eingangs erwähnten Art der Wellenstrang auf ganzer Länge aus zwei konzentrischen, mit je einem Anschlußstück verbundenen Rohrstücken besteht und an beiden Enden dieser Rohrstücke je eine konische Hülsenfeder zwischen den Rohrstücken angeordnet ist und die Kegelbasen beider Hillsenfedern einander zugekehrt sind.
Die Ausbildung nach der Erfindung ergibt eine in der Montage außerordentlich einfache Gelenkwelle mit guter Geräuschdämpfung. Durch die Erfindung bildet der Wellenstrang zwischen beiden Anschlußstücken selbst zugleich das drehelastische Element. Besondere Bauteile und Verbindungsstellen sind daher überflüssig. Ferner ergibt -sich für den Wellenstrang eine sehr vorteilhafte Anordnung der kraftübertragenden Querschnitte, so daß relativ dünnwan- 5 dige Rohrstücke geringen Gewichts verwendet werden können. Diese kommen dann ihrerseits der Erhöhung der Drehelastizität noch entgegen. Die erfindungsgemäße Anordnung der Hülsenfedern gibt zudem bei kurzen Gelenkwellen die Möglichkeit einer gewissen Winkelelastizität.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind beide Hülsenfedem als an sich bekannte Gummimetallteile ausgebildet und mittels ihrer Metallteile an beiden Rohrstücken verdrehungssteif und zugleich axial unbeweglich befestigt. Dies kann z. B. durch Anschweißen erfolgen. Bei einer anderen Ausführung sform können die Hülsenfedern als an sich bekannte Gummimetallteile ausgebildet und beide an dem einen Rohrstück verdrehungssteif und zugleich axial unbewegbar befestigt sein, während sie am anderen Rohrstück lediglich verdrehungssteif festgelegt, in axialer Richtung dagegen einstellbar gesichert sind.
Nach der Erfindung sind als Metallteile beider Hülsenfedern zylindrische Rohrstücke vorgesehen, in welche die Konusflächen zur Anhaftung des Gummikörpers eingepreßt sind, wobei die sich an die konischeu Teile der Hülsenfedern beiderseits anschließenden zylindrischen Teile zur Befestigung bzw. Führung am äußeren bzw. inneren Rohrstück des Wellenstranges dienen. Hierbei ist es dann zweckmäßig, wenn an den inneren Metallteilen die zylindrischen Teile länger sind als an den äußeren.
Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung können beide Hülsenfedern längsverlaufende Führungsrillen im äußeren Metallteil aufweisen, mit denen sie in entsprechenden Führungsrillen am äußeren Rohrstück verdrehungssteif festgelegt sind. Dabei dient dann der an einem Ende mit dem äußeren Rohrstück fest verbundene Wellenstumpf als axialer Anschlag für das Metallteil der einen Hülsenfeder, während das Metallteil der anderen Hülsenfeder am anderen Ende des äußeren Rohrstückes durch eine Ringmutter axial einstellbar festgelegt ist. Diese Ausführung ermöglicht es, beiden Hülsenfedem durch axiale Verschiebung der einen eine leichte radiale Vorspannung zu geben. Dadurch kann eventuell noch verbliebene Schrumpfspannung ausgeglichen bzw. durch eine geringe Druckvorspannung ersetzt werden.
Der Anspruch 1 schützt nur die Gesamtkombination seiner Merkmale, und die Ansprüche 2,3 und 7 haben nur Geltung in Verbindung mit ihm.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Gelenkwelle im Schnitt, F i g. 2 eine Einheit einer anderen Ausführungsform im Schnitt und größeren Maßstab.
Nach F i g. 1 besteht die Gelenkwelle aus einem inneren Rohrstück 10 und einem konzentrisch hierzu liegenden äußeren Rohrstück 11. Das innere Rohrstück 10 ist auf einer Seite mit einem Wellenstumpf 12 verbunden bzw. geht in einen solchen über, der zum Anschluß an die An- oder Abtriebswelle dient, wobei gegebenenfalls noch ein elastisches Gelenk zwischengeschaltet sein kann. Das äußere Rohrstück 11 ist auf der anderen Seite ebenfalls durch einen Wellenstumpf 13 abgeschlossen, der mit dem Rohrstück 11 z. B. durch Schweißung verbunden sein kann. An ihm ist gegebenenfalls ebenfalls über ein elastisches Gelenk die das Drehmoment weiterleitende Welle angeschlossen.
Zwischen die beiden Rohrstücke 10 und 11 sind an ihren Enden an sich bekannte konische Hülsenfedern 14 eingeschoben. Sie sind derart angeordnet, daß ihre Kegelbasen einander zugekehrt sind und die Kegelspitzen nach außen weisen. Beide Hülsenfedem 14 sind gleich ausgebildet. Sie bestehen aus einem inneren Metallteil 15, einem äußeren Metallteil 16 und dem dazwischen in bekannter Weise fest haftend angeordneten Gummikörper 17. Die Hülsenfedem 14 sind vermittels ihrer Metallteile 15 bzw. 16 an den Rohrstücken 10 und 11 verdrehungssteif und zugleich axial unbewegbar befestigt. Zu diesem Zweck sind die inneren Metallteile 15 beiderseits ihrer Kegelflächen nüt zylindrischen Teilen 18 und 19 versehen, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des inneren Rohrstückes 10 entspricht. Mit diesen Teilen 18 und 19 ist die Hülsenfeder 14 am inneren Rohrstück 10 durch Schweißnähte 20 bzw. eine entsprechende Punktschweißung befestigt.
Die äußeren Metallteile 16 sind in entsprechender Weise ebenfalls mit zylindrischen Teilen 21 und 22 versehen, die übrigens schmaler sein können als die am inneren Metallteil. Der auswärts gekehrte Ab- schnitt 22 ist ebenfalls durch eine Schweißnaht 20 bzw. Punktschweißung mit dem äußeren Rohrstück 11 verbunden. Die einwärts gekehrten Teile 21 der äußeren Metallteile liegen ohne weitere Verbindung lediglich zur Führung am äußeren Rohrstück 11 an. Natürlich kann auch hierbei eine Befestigung vorgesehen sein.
Bei der bisher beschriebenen Gelenkwelle sind die Schweißstellen so gewählt, daß die Gummikörper 17 beider Hülsenfedem praktisch ohne jede Vorspannung sind. In vielen Fällen kann es erwünscht sein, beiden Hülsenfedern eine geringe radiale Druckvorspannung zu geben. Dies kann durch eine entsprechende Verlagerung der Metallteile gegeneinander vor dem Anbringen der Schweißnähte bzw. der anderen Befestigung erfolgen. Die auf diese Weise erhaltene Druckvorspannung kann aber im Betrieb dann nicht mehr geändert werden.
Sofern eine solche Einstellung der Vorspannung erwünscht ist, kann diese dadurch erfolgen, daß lediglich die eine Hülsenfeder 14, z. B. die in der F i g. 1 rechts dargestellte, in der beschriebenen Weise am inneren und äußeren Rohrstück 10 und 11 festgelegt ist. Die Festlegung der links dargestellten Hülsenfeder 14 erfolgt am inneren Rohrstück 10 ebenfalls in derselben Weise. Für die Festlegung am äußeren Rohrstück 10 dagegen wird die nachstehend beschriebene Ausführung gewählt.
Nach F i g. 2 ist das äußere Rohrstück 11' sowie das äußere Metallteil 16' der Hülsenfeder 14 in dem betreffenden Bereich mit längsverlaufenden Führungsrillen 23 versehen. Diese Führungsrillen 23 greifen an beiden Teilen ineinander ein und ermöglichen die Drehmomentübertragung von der Hülsenfeder 14 auf das äußere Rohrstück 11. Das äußere Rohrstück 11' ist an seinem freien Ende mit einem Gewindeteil 24 versehen, in das eine Ringmutter 25 eingeschraubt ist. Das äußere Metallteil 16' der Hülsenfeder 14 kann durch diese Ringmutter 25 mehr oder weniger gegenüber dem äußeren Rohrstück 11' und dadurch auch zugleich gegenüber dem inneren Metallteil 15' verschoben werden, wodurch sich die radiale Vorspannung der Hülsenfeder 14 ändert. Zugleich ändert sich damit auch die Vorspannung der anderen Hülsenfeder 14, deren äußeres Metallteil infolge seiner Befestigung am Rohrstück 11' durch letzteren ebenfalls gegenüber seinem inneren Metallteil verschoben wird. Auf diese Weise können mit einer Einstellmutter beide Hülsenfedern 14 vorgespannt werden. Die Ringmutter 25 wird gegen unbeabsichtigtes Verdrehen in einer an sich bekannten Weise gesichert.
Selbstverständlich ist es denkbar, die axiale Verstellung auch an beiden Hülsenfedem 14 vorzusehen. Um die Fertigung zu vereinfachen, wäre es auch denkbar, das äußere Rohrstück 11' auf seiner ganzen Länge mit durchgehenden längsverlaufenden Führungsrillen 23 auszusrüsten. In diese werden dann die Hülsenfedern 14 mit den entsprechenden Führungsrillen an den äußeren Metallteilen 16' eingeschoben. Für die in F i g. 1 rechts dargestellte Hülsenfeder 14 kann dann ohne weitere Befestigung ein Ringansatz am Wellenstumpf 13 oder dieser selbst als axialer Anschlag dienen. Die linke Hülsenfeder 14 kann in der in F i g. 2 dargestellten Weise axial versteHbar sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Drehelastische Gelenkwelle, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei in dem zwischen je einem Anschlußstück liegenden Wellenstrang ein Teil eingeschaltet ist, in dem die Kraftübertragung durch konische Gummihülsenfedern mit abwechselnd entgegengesetzter Neigung erfolgt, d a - durch gekennzeichnet, daß der Wellenstrang auf ganzer Länge aus zwei konzentrischen, mit je einem Anschlußstück verbundenen Rohrstücken (10, 11) besteht und an beiden Enden dieser Rohrstücke je eine konische Hülsenfeder (14) zwischen den Rohrstücken (10, 11) angeordnet ist und die Kegelbasen beider Hülsenfedern (14) einander zugekehrt sind.
2. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hülsenfedem (14) als an sich bekannte Gummimetallteile ausgebildet und mittels ihrer Metallteile (15, 16) an beiden Rohrstücken (10, 11) verdrehungssteif und zugleich axial unbewegbar befestigt, wie etwa angeschweißt sind. 3. Gelenkwelle nach Auspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hülsenfedern (14) als an sich bekannte Gummimetallteile ausgebildet und beide mittels ihrer Metallteile an dem einen Rohrstück verdrehungssteif und zugleich axial unbewegbar befestigt sind, während sie an dem anderen Rohrstück mit ihren Metallteilen nur verdrehungssteif festgelegt, axial dagegen einstellbar gesichert sind. 4. Gelenkwelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für eine gemeinsame Einstellung nur eine der beiden Hülsenfedem (14) an dem anderen Rohrstück axial einstellbar festgelegt und die andere dagegen am anderen Rohrstück axial unverschiebbar befestigt ist. 5. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallteile beider Hülsenfedem (14) zylindrische Rohrstücke vorgesehen sind, in welche die Konusflächen zur Anhaftung des Gummikörpers (17) eingepreßt sind, wobei die sich an die konischen Teile (15, 16) der Hülsenfedern (14) beiderseits anschließenden zylindrischen Teile (18, 19, 21, 22) zur Befestigung bzw. Führung am äußeren bzw. inneren Rohrstück der Welle dienen. 6. Gelenkwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den inneren Metallteilen (15) die Zylinderteile (18, 19) axial länger sind als die (21,22) an den äußeren Metallteilen (16). 7. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hülsenfedem (14) längsverlaufende Führungsrillen in ihren äußeren Metallteilen (16') aufweisen und mit diesen in entsprechenden Führungsrillen am äußeren Rohrstück (ll') verdrehungssteif festgelegt sind und der an einem Ende mit dem äußeren Rohrstück (ll') fest verbundene Wellenstumpf (13) als axialer Anschlag für das Metallteil (16') der einen Hülsenfeder (14) dient, während das Metallteil (16') der anderen Hülsenfeder (14) am anderen Ende des äußeren Rohrstückes (ll') durch eine Ringmutter (25) axial einstellbar festgelegt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 922 502; deutsche Auslegeschrift Nr. 1044 637; deutsche Patentanmeldung C 8429 11/63 c (bekanntgemacht am 13. 5. 1954); Zeitschrift »Automobile Engineer«, Mai 1959, S.196.