DE19515103C2 - Vielkeilwellenverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine um eine Achse rotierbare Vielkeilwellenverbindung mit sich parallel zu der Achse erstreckenden, ineinander eingreifenden Keilwellenverzahnungen eines Innen- und eines Außenteils, von denen zumindest die eine Keilwellenverzahnung eine festhaftende Beschichtung aus einem elastisch verformbaren Werkstoff trägt, die im Bereich der Flankenflächen der anderen Keilwellenverzahnung zu Federkörpern verdickt und durch deren Flankenflächen in Umfangsrichtung abgestützt ist, wobei zwischen dem Federkörper und der jeweils anderen Keilwellenverzahnung Pufferräume vorgesehen sind, in die die Federkörper bei einer Relativverdrehung beider Keilwellenverzahnungen auszuweichen vermögen.

Eine solche Vielkeilwellenverbindung ist aus der DE-OS 15 75 892 bekannt. Die untereinander verbundenen Dämpfungselemente weisen Wölbungen auf, die freie Räume entstehen lassen. Mit steigendem Drehmoment füllt der Werkstoff der Dämpfungselemente die freien Räume aus. Die Dämpfungselemente können dabei entweder in geschlossener Schlauchform auf den Nabenteil aufgeschoben werden, sie können aber auch in Bandform hergestellt werden und je nach Maß vor dem Aufschieben zugeschnitten werden.

Eine weitere Vielkeilwellenverbindung ist aus der DE 38 226 637 C2 bekannt. Dabei ist die Keilwellenverzahnung des Außenteils auf eine Blechhülse von angepaßtem Profil axialverschiebbar aufgeschoben, die einen radialen Abstand von der Keilwellenverzahnung des Innenteils aufweist, wobei der durch den Abstand gebildete Spalt vollständig mit Gummi ausgefüllt ist. Die Vielkeilwellenverbindung gestattet es nicht, Drehschwingungen der beiderseits angeschlossenen Maschinenteile in befriedigender Weise zu isolieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vielkeilwellenverbindung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sich eine verbesserte Isolierung von Drehschwingungen ergibt ohne die Längsverschiebbarkeit des Innenteiles in bezug auf das Außenteil zu beeinträchtigen, wobei radialgerichtete Ausgleichsbewegungen des Außenteils in bezug auf das Innenteil unterdrückt werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vielkeilwellenverbindung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei der erfindungsgemäßen Vielkeilwellenverbindung ist es vorgesehen, daß die Beschichtung zumindest an einem axialen Ende der Keilwellenverzahnungen in gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Zentrierelemente übergeht, wobei die Zen­ trierelemente sich im wesentlichen parallel zueinander erstreckende Stützflächen des Innen- und des Außenteils aufeinander abstützen. Radialgerichtete Ausweichbewe­ gungen des Außenteils in bezug auf das Innenteil lassen sich hierdurch unterdrücken. In bezug auf die Vermeidung von betriebsbedingten Unwuchterscheinungen ist das von großem Vorteil.

Die Zentrierelemente haben nur den Zweck, das Innenteil konzentrisch in dem Außenteil zu führen. Dazu ist Voraussetzung, daß sich während der bestimmungsgemäßen Ver­ wendung möglichst keine elastischen Deformierungen in radialer Richtung ergeben. Die spezifische Querschnittsbelastung, bezogen auf senkrecht zur Achse eingeleitete Kräfte, muß dementsprechend sehr gering bemessen sein, d. h. die Zentrierelemente müssen quer zu dieser Richtung betrachtet, einen möglichst großen Querschnitt haben.

Die Elastizität des die Federkörper bildenden Werkstoffkörpers kann hierdurch für die Isolierung von Drehschwingungen genutzt werden. Zugleich ergibt sich die Möglichkeit, das Innenteil in bezug auf das Außenteil während der bestimmungsgemäßen Verwendung in axialer Richtung zu verschieben. Die erfindungsgemäße Vielkeilwellenverbindung eignet sich dadurch in ausgezeichneter Weise zur Verwendung im Bereich der Kfz-Technik, beispielsweise in bezug auf die Wellenverbindung zwischen einem Hinterachsantrieb und zwischen einem Getriebe.

Die Stützflächen sollen die Achse konzentrisch umschließen und möglichst Teilbereiche von konzentrischen Ringflächen bilden. Hierdurch wird erreicht, daß sich die Stützflächen auf dem relativ verdrehbaren Teil, bei dem es sich wahlweise um das Innen- oder um das Außenteil handeln kann, gleitend zu verlagern vermögen.

In Bezug auf die Vermeidung von Unwuchterscheinungen während der 1 bestimmungsgemäßen Verwendung ist das von Vorteil.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Zentrierelemente von Freiräumen begrenzt sind, in die der sie bildende Werkstoffkörper bei einer Relativverlagerung des Innen- und Außenteils auszuweichen vermag. Das Innen- und das Außenteil sind bei einer solchen Ausführung nicht starr ineinander zentriert sondern in gewisser Weise nachgiebig, was es erleichtert, Überlastungen unter Vermeidung von bleibenden Schäden aufzufangen.

Die Puffertaschen können an denjenigen Stellen der Keilwellenverzahnungen vorgesehen sein, die jeweils den größten und/oder den kleinsten Abstand von der Achse haben. Die eigentlichen Flankenflächen der Keilwellenverzahnungen stehen dadurch ungeschmälert für die Übertragung eines Drehmomentes zur Verfügung. In bezug auf die Gewährleistung einer guten Dauerhaltbarkeit ist das von großem Vorteil.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Zentrierelemente ineinander übergehend ausgebildet sind und in einer Dichtlippe enden, die das relativ bewegbare Innen- bzw. das Außenteil entlang eines in Umfangsrichtung geschlossenen Dichtbandes anliegend berühren. Die Dichtlippe ist auf der der Außenluft zugewandten Seite der Zentrierelemente angeordnet und verhindert, daß Schmutz und Wasser aus der Umgebung in den Zwischenraum der Funktionselemente der Vielkeilwellenverbindungen einzudringen vermögen. Für über lange Zeiträume nahezu unveränderte Gebrauchseigenschaften der Vielkeilwellenverbindungen ist das von großem Vorteil.

Sowohl das Innen- als auch das Außenteil bestehen bei der erfindungsgemäßen Vielkeilwellenverbindung zweckmäßigerweise aus dünnwandigen Rohren. Diese lassen sich, in Längsrichtung der Rohre betrachtet, relativ zueinander verschie­ ben, ohne daß es der Aufwendung großer Kräfte bedarf. Dennoch werden Dreh­ schwingungen in ausgezeichneter Weise isoliert, ohne daß es erforderlich ist, separat erzeugte und montierte, elastische Kupplungen zur Anwendung zu brin­ gen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen weiter verdeutlicht.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vielkeilwellenverbindung der erfindungsgemäßen Art in längsgeschnittener Darstellung.

Fig. 2 bis 4 Querschnitte der Vielkeilwellenverbindung gemäß Fig. 1 im Bereich der Schnittebenen A-A bis B-B.

Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Vielkeilwellenverbindung 1 ist mit sich parallel zu der Achse erstreckenden, ineinander eingreifenden Keilwellenverzahnungen 2, 3 eines Innen- und eines Außenteils 4, 5 versehen, die aus profilierten, dünnwan­ digen Blechrohren bestehen. Das Innenteil 4 ist mit einer festhaftenden Be­ schichtung 6 aus Gummi versehen, die im Bereich der Flankenflächen der Keil­ wellenverzahnungen 2, 3 zu Federkörpern 7 verdickt und durch deren Flanken­ flächen in Umfangsrichtung abgestützt sind. Durch die Keilwellenverzahnungen 2, 3 und die Federkörper 7 lassen sich dadurch Drehmomente von dem Innenteil 4 auf das Außenteil 5 übertragen.

Zwischen den Federkörpern 7 und der Keilwellenverzahnung 3 des Außenteils 5 sind Pufferräume 13, 14 vorgesehen, in die die Federkörper 7 bei einer Relativverdrehung beider Keilwellenverzahnungen 2, 3 auszuweichen vermögen. Hochfrequente Drehschwingungen werden dadurch in ausgezeichneter Weise isoliert. Sie werden über die erfindungsgemäße Vielkeilwellenverbindung nicht mehr im bisherigen Maße übertragen.

Fig. 2 verdeutlicht, daß die Puffertaschen 13, 14 an denjenigen Stellen der Keilverzahnungen 2, 3 vorgesehen sind, die jeweils den größten und den kleinsten Abstand von der Achse haben. Über diese Umfangsbereiche werden keine Drehkräfte übertragen. Hinsichtlich der Größe des übertragbaren Drehmoments resultiert aus dem Vorhandensein der Puffertaschen 13, 14 daher keine Beeinträchtigung.

Die Federkörper 7 bilden einen einstückigen Bestandteil der Beschichtung 6, die die Keilwellenverzahnung des Innenteils 4 umschließt. Im Bereich der stirnseiti­ gen Enden geht die Beschichtung in gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Zentrierelemente 8 über, welche sich im wesentlichen parallel zueinander er­ streckende Stützflächen 9, 10 des Innen- und des Außenteils 4, 5 aufeinander abstützen. Die Stützflächen 9, 10 bilden Teilbereiche von die Achse konzen­ trisch umschließenden Ringflächen. Sie haben eine glatte Innenseite, auf der die Zentrierelemente 8 bei einer Relativverdrehung des Innenteils 4 in bezug auf das Außenteil 5 leicht in Umfangsrichtung zu gleiten vermögen. Hierdurch wird ver­ hindert, daß sich im Bereich der Stirnflächen der Zentrierelemente 8 während der bestimmungsgemäßen Verwendung Verschleiß ergeben kann, der zwangs­ läufig zu einer Beeinträchtigung der Zentrierwirkung führen würde. Die Zentriere­ lemente 8 können in radialer Richtung elastisch vorgespannt sein.

Den Zentrierelementen 8 ist in Richtung der Außenluft eine ringförmige Dicht­ lippe 12, 15 vorgelagert, die eine konzentrische Ringfläche des Außenteils 5 relativ verdrehbar berührt. Dadurch wird verhindert, daß Feuchtigkeit und Schmutz in das Innere der Vielwellenverbindung einzudringen vermögen.

Fig. 2 zeigt die Vielkeilwellenverbindung gemäß Fig. 1 in quergeschnittener Darstellung entlang der Schnittebene A-A. Hierdurch wird verdeutlicht, daß die Federkörper die Flankenflächen der Keilwellenverzahnungen in Umfangsrichtung aufeinander abstützen und in radialer Richtung nach außen und in radialer Rich­ tung nach innen bei einer belastungsbedingten Deformierung in die dort vorhan­ denen Puffertaschen 13, 14 auszuweichen vermögen. Zwischen dem Innen- und dem Außenteil wirksame Drehschwingungen lassen sich dadurch in ausgezeich­ neter Weise isolieren.

In Fig. 3 wird die Vielkeilwellenverbindung gemäß Fig. 1 quergeschnitten wie­ dergegeben entlang der Schnittebene B-B. Zwischen einander konzentrisch um­ schließenden Stützflächen 9, 10 sind gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Zentrierelemente 8 vorhanden, die in Umfangsrichtung durch Freiräume vonein­ ander getrennt sind. In radialer Richtung auftreffende Überlasten können da­ durch elastisch federnd aufgefangen werden.

Fig. 4 zeigt die Vielkeilwellenverbindung 1 gemäß Fig. 1 quergeschnitten in einer Ebene C-C. Auch in diesem Bereich sind lediglich Zentrierelemente 8 vorhanden, welche gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt und in Umfangsrichtung durch Freiräume 11 voneinander getrennt sind. Auch diese Zentrierelemente 8 stützen sich parallel zueinander erstreckende Stützflächen des Innenteiles 4 und des Außenteiles 5 aufeinander ab, die die Achse konzentrisch umschließen.

Bei der gezeigten Ausführung bilden die Dichtlippen 12, 15 die Zentrierele­ mente 8 und die Federkörper 7 einen einstückigen Bestandteil der aus Gummi bestehenden Beschichtung 6 des Innenteiles 4. Die Beschichtung 6 ist durch unmittelbares Anvulkanisieren mit Innenteil 4 verbunden. Sie läßt sich in gebrauchsfertigem Zustand erzeugen, wodurch es für die Bereitstellung der gebrauchsfertigen Vielkeilwellenverbindung lediglich des Einfügens des Innenteils 4 in das Außenteil 5 bedarf.

Claims (6)

1. Um eine Achse rotierbare Vielkeilwellenverbindung (1) mit sich parallel zu der Achse erstreckenden, ineinander eingreifenden Keilwellenverzahnungen (2, 3) eines Innen- und eines Außenteils (4, 5), von denen zumindest die eine Keilwel­ lenverzahnung (4, 5) eine festhaftende Beschichtung (6) aus einem elastisch verformbaren Werkstoff trägt, die im Bereich der Flankenflächen der anderen Keilwellenverzahnung (3, 2) zu Federkörpern (7) verdickt und durch deren Flankenflächen in Umfangsrichtung abgestützt ist, wobei zwischen den Federkörpern (7) und der jeweils anderen Keilwellenverzahnung (3, 2) Pufferräume (13,14) vorgesehen sind, in die Federkörper (7) bei einer Relativverdrehung bei­ der Keilwellenverzahnungen (2, 3) auszuweichen vermögen, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (6) an zumindest einem axialen Ende der Keilwellenverzahnungen (2, 3) in gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Zen­ trierelemente (8) übergeht und daß die Zentrierelemente (8) sich im wesentlichen parallel zueinander erstreckende Stützflächen (9, 10) des Innen- und des Außenteils (4, 5) aufeinander abstützen.

2. Vielkeilwellenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (9, 10) die Achse konzentrisch umschließen.

3. Vielkeilwellenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierelemente (8) in radialer Richtung elastisch vorgespannt sind.

4. Vielkeilwellenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierelemente (8) durch Freiräume (11) begrenzt sind, in die der sie bildende Werkstoffkörper bei einer Radialverlgerung des Innen- und des Außenteils (4, 5) auszuweichen vermag.

5. Vielkeilwellenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffertaschen (13, 14) an denjenigen Stellen der Keilwellenverzahnungen (2, 3) vorgesehen sind, die jeweils den größten und/oder den kleinsten Abstand von der Achse haben.

6. Vielkeilwellenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierelemente (8) ineinander übergehend ausgebildet sind und in mindestens einer Dichtlippe (12, 15) enden, die das Innen- bzw. Außenteil (4, 5) entlang eines in Umfangsrichtung geschlossenen Dichtbandes anliegend berührt.