DE19531201A1 - Schwingungsdämpfendes torsionselastisches Wellengelenk, insbesondere für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellengelenk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Wellengelenke dieser Gattung bestehen aus getrennt voneinander hergestellten Einzelteilen wie Gelenkscheibe, Til­ ger und Zentrierung. Die Einzelteile werden erst bei einem Gelenkwellenhersteller zu einer Baugruppe zusammengesetzt, nachdem einer der Flansche mit der zugehörigen Welle, bei­ spielsweise einem Halbwellenrohr, verschweißt worden ist, meist durch Reibschweißung. Zur Montage der Einzelteile sind kost­ spielige Passungen erforderlich, die Fertigungstoleranzen un­ terworfen sind. Dadurch entstehen in der Baugruppe Unwuchten, die nicht in jedem Fall dort entfernt werden können, wo sie vorliegen. Weiterhin beeinflußt die Anzahl von Fügeflächen in den Bereichen, in denen Drehmomente zu übertragen sind, die Güte der Befestigung und deren Dauerhaltbarkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schwingungs­ dämpfendes torsionselastisches Wellengelenk derart zu gestal­ ten, daß es sich mit geringerem Aufwand herstellen läßt.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße einstückige Ausbildung eines der beiden zur Befestigung an je einer Welle bestimmten Flansche mit mindestens einem der beiden je eine Gummifederanordnung tragenden Kragen werden Bauteile und zur deren Zentrierung und Befestigung erforderliche Fügeflächen eingespart und zugleich die Wahrscheinlichkeit verringert, daß durch ungünstige Paarung von Toleranzen Unwuchten entstehen. Das erfindungsgemäße Wel­ lengelenk läßt sich als vollständiges Subsystem eines Antriebs­ strangs zum Verbinden mit den zugehörigen Wellen, insbesondere zum Verschweißen eines der beiden Flansche mit einem Halbwel­ lenrohr, bereitstellen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 erhält das erfindungsgemäße Wellengelenk zusätzlich die Fähigkeit, in einem Antriebsstrang kleinamplitudige Schwingungen bei kleinen Drehmomenten zu entkoppeln.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen einem bekannten gattungsgemäßen Wel­ lengelenk gegenübergestellt. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 und 2 eine erste bzw. zweite Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Wellengelenks in je einem axialen Schnitt,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellengelenks im axialen Schnitt III-III in Fig. 4,

Fig. 4 die Stirnansicht in Richtung des Pfeils IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen Wellengelenks im Schnitt V-V in Fig. 6,

Fig. 6 die Stirnansicht in Richtung des Pfeils VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen Wellengelenks im Schnitt VII-VII in Fig. 8,

Fig. 8 die Stirnansicht in Richtung des Pfeils VIII in Fig. 7 und

Fig. 9 ein bekanntes Wellengelenk in einem axialen Schnitt.

Jedes der dargestellten Wellengelenke ist dazu vorgesehen, als Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs verwen­ det, insbesondere zwischen einer Schaltkupplung und einem Dif­ ferentialgetriebe eingebaut zu werden.

Solche Wellengelenke haben bekanntermaßen, wie in Fig. 9 darge­ stellt, einen Flansch 10, der auf eine Welle 12 aufgesteckt, an dieser mit einer Mutter 14 befestigt ist und mehrere, üblicher­ weise drei, Arme 16 zum Aufnehmen je eines Gewindebolzens 18 aufweist. Dem Flansch 10 steht in einem axialen Abstand ein Flansch 20 gegenüber, der sich an einer Welle 22, beispielswei­ se einem Halbwellenrohr der in Fig. 5 und 7 dargestellten Art, befestigen läßt, beispielsweise mit einer Reibschweißung 24. Der Flansch 20 weist ebenfalls drei Arme 26 zum Aufnehmen je eines Gewindebolzens 28 auf.

Zwischen den beiden Flanschen 10 und 20 ist eine übliche Ge­ lenkscheibe 30 angeordnet, die sechs achsparallele Buchsen 32 für je einen der Gewindebolzen 18 bzw. 28 aufweist. Die Buchsen 32 können unmittelbar von sie paarweise miteinander verbinden­ den Fadenwickeln umschlungen oder gemäß Fig. 9 in verhältnis­ mäßig weichen Gummi 34 eingebettet und von je einer äußeren Buchse 36 umgeben sein, wobei dann diese äußeren Buchsen paar­ weise von Fadenwickeln umschlungen sein können. Im übrigen be­ steht die Gelenkscheibe 30 aus Gummi 38.

An den Flansch 20 ist gemäß Fig. 9 ein gesondert hergestellter Drehschwingungstilger 40 angebaut, der einen üblicherweise aus Stahlblech gestanzten Tilgerkragen 42 aufweist, an einer kreis­ zylindrischen Paßfläche 44 des Flansches 20 zentriert und mit den Gewindebolzen 28 am Flansch 20 befestigt ist. Der Dreh­ schwingungstilger 40 hat eine ringförmige Schwungmasse 46, die den Tilgerkragen 42 umgibt und an diesem in üblicher Weise durch eine anvulkanisierte Gummifederanordnung 48 befestigt ist.

Die beiden Wellen 12 und 22 sind durch die sie miteinander ver­ bindende Gelenkscheibe 30 alleine nicht für alle Zwecke hinrei­ chend genau gegenseitig zentriert. Um die Notwendigkeit einer Zentrierung mittels aufwendiger Lagerungen der Wellen 12 und 22 zu vermeiden, ist eine Zentriervorrichtung 50 vorgesehen. Zu dieser gehört gemäß Fig. 9 ein hülsenförmiger Zentrierkragen 52, der in eine im Flansch 20 ausgebildete zylindrische Paßfläche 54 eingepreßt ist und einen an der Welle 12 ausgebildeten zapfen­ förmigen Zentrierkörper 56 mit radialem Abstand umschließt. An der Innenwand des Zentrierkragens 52 ist eine Gummifederanord­ nung 58 befestigt, insbesondere anvulkanisiert, und diese um­ schließt eine Büchse 60 aus selbstschmierendem Material, bei­ spielsweise Sintermetall, die den Zentrierkörper 56 axial ver­ schiebbar führt. An der Gummifederanordnung 58 ist eine dem Flansch 10 zugewandte Dichtlippe 62 ausgebildet, die gegen den Zentrierkörper 56 abdichtet; nahe dem entgegengesetzten Ende der Zentriervorrichtung 50 ist der Zentrierkragen 52 mit einem eingepreßten Deckel 64 verschlossen. Der auf diese Weise abge­ schlossene Raum innerhalb des Zentrierkragens 52 ist mit Schmier­ mittel gefüllt.

Im allgemeinen sind bei bekannten Wellengelenken zusätzlich Abstandhalter 66 vorgesehen, die dafür sorgen, daß der erfor­ derliche axiale Abstand zwischen der Gelenkscheibe 30 und dem Drehschwingungstilger 40 eingehalten wird, und die zugleich an der Übertragung von Drehmomenten zwischen dem Flansch 20 und der Gelenkscheibe 30 beteiligt sind.

In die Gummifederanordnung 48 des Drehschwingungstilgers 40 können, wie ebenfalls in Fig. 9 dargestellt, Abstandhalter 68, beispielsweise in Form achsparalleler Hülsen, eingebettet sein, mit denen sich radiale Auslenkungen der Schwungmasse 46 gegen­ über dem Tilgerkragen 42 auf ein Minimum begrenzen und die Drehschwingungseigenschaften des Tilgers in gewünschter Weise beeinflussen lassen.

Jedes der in Fig. 1 bis 8 dargestellten erfindungsgemäßen Wellen­ gelenke kann in seiner Baugröße und seinen Betriebsparametern übereinstimmend mit dem in Fig. 9 dargestellten bekannten Wel­ lengelenk ausgelegt sein; die erfindungsgemäßen Wellengelenke sind jedoch einfacher gestaltet. In Fig. 1 bis 8 sind für Bau­ teile, die mit in Fig. 9 dargestellten konstruktiv oder funk­ tionell vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 9. Im folgenden werden nur die Merkmale beschrieben, in denen sich die erfindungsgemäßen Wellengelenke gemäß Fig. 1 bis 8 von dem in Fig. 9 dargestellten bekannten Wellengelenk unter­ scheiden.

Gemäß Fig. 1 bildet der Flansch 20 mit dem Drehschwingungstilger 40 eine Baueinheit, die dadurch hergestellt ist, daß die Gummi­ federanordnung 48 unmittelbar am Flansch 20 haftend befestigt, insbesondere anvulkanisiert ist. Mit anderen Worten ist der Tilgerkragen 42 nicht mehr ein gesondertes Bauteil sondern am Flansch 20 selbst einstückig ausgebildet. Die Zentrierung 50 ist hingegen gemäß Fig. 1 noch ein gesondertes Bauteil, dessen Zentrierkragen 52 erst beim Gelenkwellenhersteller in die Paß­ fläche 54 des Flansches 20 eingepreßt wird.

Insoweit unterscheidet sich jedoch das in Fig. 2 dargestellte Wellengelenk vom Stand der Technik. Dort bildet die Zentrier­ vorrichtung 50 mit dem Flansch 20 eine Einheit; der Zentrier­ kragen 52 ist am Flansch 20 einstückig ausgebildet, so daß die Gummifederanordnung 58 unmittelbar an diesem haftend befestigt, insbesondere anvulkanisiert ist.

Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Wellengelenk sind die in Fig. 1 und 2 getrennt dargestellten Erfindungsmerkmale mitein­ ander kombiniert; der Flansch 20 bildet also mit dem Drehschwin­ gungstilger 40 und der Zentriervorrichtung 50 eine Baueinheit. Seine Arme 26 sind im übrigen, wie auch schon gemäß Fig. 1, der­ art gestaltet, daß sie je eine der Buchsen 32 der Gelenkscheibe 30 unmittelbar, ohne Abstandhalter, an einem Ende zentrierend aufnehmen.

Das Wellengelenk gemäß Fig. 5 und 6 entspricht dem in Fig. 1 dar­ gestellten darin, daß der Drehschwingungstilger 40 mit dem Flansch 20 eine Baueinheit bildet, während die Zentriervorrichtung 50 ein gesondertes, erst nachträglich eingesetztes Bauteil ist. Im Gegensatz zu Fig. 1 ist jedoch der Flansch 20 gemäß Fig. 5 und 6 in einen Primärteil 70 und einen mit ihm gleichachsigen Sekun­ därteil 72 unterteilt, wobei der Primärteil 70 zur Befestigung an der zugehörigen Welle 22, beispielsweise mittels Reibschweißung 24, ausgebildet ist und den Tilgerkragen 42 zum Anvulkani­ sieren der Gummifederanordnung 48 sowie die Paßfläche 54 zum Einpressen des Zentrierkragens 52 aufweist, während am Sekun­ därteil 72 ein Kragen 74 ausgebildet ist, der durch eine anvul­ kanisierte Gummifederanordnung 76 mit einem die Paßfläche 54 aufweisenden Kragen des Primärteils 70 verbunden ist. Das Se­ kundärteil 72 weist die drei Arme 26 auf, an denen mittels je eines Gewindebolzens 28 je eine Buchse 32 der Gelenkscheibe 30 befestigt ist.

Die Gummifederanordnung 76 ermöglicht begrenzte Relativdrehungen des Primärteils 70 gegenüber dem Sekundärteil 72 und dient so­ mit der Entkopplung kleinamplitudiger Schwingungen im Antriebs­ strang bei kleinen Drehmomenten. Jeder der am Sekundärteil 72 ausgebildeten Arme 26 ist zwischen zwei am Primärteil 70 aus­ gebildeten, gabelförmig radial nach außen ragenden Anschlägen 78 derart aufgenommen, daß die möglichen Relativdrehungen zwi­ schen Primärteil 70 und Sekundärteil 72 auf einen Winkel α von beispielsweise 1 bis 2° begrenzt sind. Die Gummifederanordnung 76 ermöglicht es, eine verhältnismäßig einfach gestaltete Ge­ lenkscheibe 30 der in Fig. 5 dargestellten Art zu verwenden, bei der die Buchsen 32 unmittelbar in den Gummi 38 eingebettet sind.

Das Wellengelenk gemäß Fig. 7 und 8 unterscheidet sich von dem in Fig. 5 und 6 dargestellten dadurch, daß der wiederum in ein Primärteil 70 und ein Sekundärteil 72 mit an beide anvulkani­ sierter Gummifederanordnung 76 unterteilte Flansch 20 nicht nur mit dem Drehschwingungstilger 40 sondern auch mit der Zentrie­ rung 50 eine Baueinheit bildet und insoweit mit dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Wellengelenk übereinstimmt. Die Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 7 und 8 bildet also eine Synthese sämt­ licher anhand der vorausgehenden Ausführungsbeispiele darge­ stellten Erfindungsmerkmale.

Claims (3)

1. Schwingungsdämpfendes torsionselastisches Wellengelenk, insbesondere für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen, mit

• - zwei Flanschen (10, 20) die zum Befestigen an je einer Welle (12, 22) ausgebildet sind,
• - einer Gelenkscheibe (30), die zwischen den beiden Flanschen (10, 20) angeordnet und in Winkelabständen abwechselnd an je einem von ihnen befestigt ist,
• - einem Drehschwingungstilger (40), der einen mit einem der Flansche (20) starr verbundenen Tilgerkragen (42), eine Schwung­ masse (46) und eine an dem Tilgerkragen (42) und der Schwung­ masse (46) haftende, insbesondere anvulkanisierte, Gummifeder­ anordnung (48) aufweist, und
• - einer Zentriervorrichtung (50), die einen mit dem einen Flansch (20) starr verbundenen Zentrierkragen (52), einen mit dem anderen Flansch (10) starr verbundenen Zentrierkörper (56) und eine am Zentrierkragen (52) haftende, insbesondere anvul­ kanisierte, Gummifederanordnung (58) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Kragen (42, 52) an dem einen Flansch (20) einstückig ausgebildet ist.

2. Wellengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der eine Flansch (20) in einen Primärteil (70) und einen Se­ kundärteil (72) unterteilt ist, die durch eine Gummifederanord­ nung (76) miteinander verbunden sind,
• - der Primärteil (70) zum Befestigen an der zugehörigen Welle (22) ausgebildet ist und mindestens einen der Kragen (42, 52) aufweist, und
• - der Sekundärteil (72) über die Gelenkscheibe (30) mit dem anderen Flansch (10) verbunden ist.