DE2024934A1 - Dämpfungsglied für die Aufnahme stoßförmiger Kräfte, insbesondere Kreuzstück für Kardangelenke - Google Patents

Description

• Dämpfungsglied für die Aufnahme stoßförmiger Kräfte, insbesondere Kreuzstück für Kardangelenke Die Erfindung betrifft ein Dämpfungsglied für die Aufnahme stoßförmiger Kräfte, die zwischen zwei benachbarten Teilen über Dämpfungsmaterial übertragen werden, das zwischen gegenüberliegenden Flächen der benachbarten Teile angeordnet ist.
• Dämpfungsglieder sind interessant für viele Anwendungszwecke, z.B. Kardangelenke, Gelenkwellen, Puffer oder dgl.
• Es sind Kardangelenke bekannt, bei denen treibende und getriebene Wellen durch ein sogenanntes Kreuzstück mit vier nach außen weisenden Zapfen gelenkig miteinander gekuppelt sind. Dabei bilden gegenüberliegende Bohrungen U-förmiger Abschlußteile der gekuppelten Wellen mit jeweils zwei diametral gegenüberliegenden Zapfen des Kreuzstückes Drehlager. Die Kreuzstücke für solche Kardangelenke sind in den meisten Fällen, so in der Autoindustrie, genormt. Stöße, sogenannte Kraftspitzen, die bei solchen Gelenkwellen auftreten, beschädigen häufig die starren Kreuzstücke und die Gelenkteile. Außerdem verursachen solche Kraftspitzen Geräusche, die durch das starre Kreuzstück übertragen werden.
• Es ist zur Vermeidung der Beschädigung und der Geräusche bekannt (US-Patentschrift 2 024 777), die vier Zapfen des Kreuzstücks nachgiebig zu lagern. Zu diesem Zweck sind in vier von einem zylindrischen Teil getragenen Kammern Gummisektoren angeordnet, in denen - allseitig vom Gummi umgeben -Zapfenlager schwimmen. Die Zapfen selbst sind an den U-förmigen Abschlußteilen der gekuppelten Wellen befestigt und ragen von außen in die Zapfenlager hinein. Dieses bekannte Kreuzstück ist relativ labil, da alle Zapfenlager in dem Gummi schwimmen und praktisch nur durch die Zapfen gehalten werden. Für hohe Drehzahlen und große Kräfte ist die bekannte Anordnung nur schlecht geeignet.
• Eine nachgiebige Abstützung ist auch bei einem Gelenk bekannt (US-Patentschrift 1 441 390), bei dem je ein Zapfenpaar mit der zugehörigen Welle starr verbunden ist und die Kräfte von einem Zapfenpaar direkt auf das andere Zapfenpaar übertragen werden.
• Dort ist zwischen zwei einzelnen Zapfen eine Feder angeordnet, die mit den anderen Federn ein Ringfedersystem bildet.
• Die bekannten Kardangelenke mit nachgiebiger Abstützung sind nicht geeignet, in genormte Gelenkwellen eingebaut zu werden.
• Dieser Nachteil wird bei einem zweiteiligen Kreuz stück für ein vierzapfiges Kardangelenk gemäß der deutschen Gebrauchsmusterschrift 1 908 426 vermieden, bei dem jedes Kreuzstückteil (1,2) zwei koaxiale Zapfen und einen die Zapfen verbindenden aus dem Achsbereich gekröpften Bügel aufweist, beide Kreuzstückteile ineinandergreifen und durch einen senkrecht zu den Zapfen stehenden Zentralbolzen verbunden sind, bei dem an dem einander zugewandten Seiten der Zapfen je zwei gegen die Achsrichtung geneigte Flächen vorgesehen sind, die je einer Fläche des jeweils anderen Kreuzstückteils gegenüberliegen und bei dem zwischen den Flächen dämpfendes Material angeordnet ist. Bei einem solchen Kreuzstück ist es möglich, alle Teile einschließlich des Getriebes für geringere Kräfte auszulegen, als es bisher mit starren Kreuzstücken möglich war. Das hierbei verwendete Dämpfungsmaterial könnte jedoch bei starker Beanspruchung einem unerwünschten Verschleiß unterliegen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dämpfungsglied zu schaffen, welches eine Dämpfung der Kraftspitzen und der Geräusche bewirkt, aber mit Sicherheit keinen Nachteilen wegen eines Verschleißens des relativ weichen Dämpfungsmaterials unterliegt. In seinen äußeren Abmessungen soll das Dämpfungsglied bei Anwendung für Kardangelenke den Normen starrer Kreuzstücke genügen, wie bei starren Kreuzstücken die Übertragung großer Kräfte selbst bei hohen Drehzahlen gestatten und auch bei großen Kräften keinen Abweichungen unterliegen.
• Die Erfindung geht aus von einem Dämpfungsglied für die Aufnahme stoßförmiger Kräfte, die zwischen zwei benachbarten gegeneinander verschiebbaren Teilen über Dämpfungsmaterial übertragen werden, das zwischen gegenüberliegenden Flächen der benachbarten Teile angeordnet und vorgespannt ist, wobei die Teile derart geführt sind, daß eine Bewegung nur in jeweils zwi entgegengesetzten Richtungen möglich ist.
• Die Erfindung besteht darin, daß das Dämpfungsmaterial Blattfedern enthält. Bei einem Ausführungsbeispiel liegen zwischen je zwei gegenüberliegenden Flächen zwei entgegengesetzt gewölbte Blattfedern, die quer zu ihrer Fläche belastet werden.
• Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem die Flächen so ausgebildet sind, daß sie das Dämpfungsmaterial kammerförmig umschließen, ist eine Blattfeder so angeordnet, daß sie die von den Flächenrändern gebildeten Schlitze verschließt. Diese Blattfeder wird dabei in Richtung ihrer Fläche belastet. Die Blattfedern können allein, in Kombination und/oder in Verbindung mit einem Dämpfungsmaterial wie Gummi, Kunststoff, z.B.
• Polyurethan oder dgl. benutzt werden.
• Zur näheren Erläuterung werden im folgenden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben.
• Diese zeigen in: Fia. 1 die perspektivische Ansicht eines bekannten Kreuzstücks, Fig. 2 die Ansicht eines Kreuzstücks gemäß der Erfindung mit einer die Schlitze zwischen den Teilen verschließenden Blattfeder.
• Fig. 3 die Ansicht eines Kreuzs-tücks gemäß der Erfindung mit einer quer zu ihrer Fläche beanspruchten Blattfeder.
• Fig. 4 - 7 verschiedene Winkel stellungen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
• Fig. 8 eine Blattfeder gemäß der Erfindung.
• Fig. 9 und 10 zwei Winkelstellnngen einer Anwendung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4.
• Das in Fig. 1 halb auseinandergenommen dargestellte bekannte Kreuzstück ist aus zwei Kreuzstückteilen 1 und 2 zusammengesetzt.
• Jedes Kreuzstückteil 1,2 ist mit Zapfen 11,12 bzw. 13,14 versehen, die in entgegengesetzte Richtungen weisen und koaxial zueinander liegen. Die Zapfen 11,12 bzw. 13,14 sind in jeweils einem -nicht dargestellten - Lager einer antreibenden oder angetriebenen Welle drehbar gelagert. Die Zapfen 11,12 bzw. 13,14 jedes Kreuzsteckteils sind durch einen Bügel 15,16 miteinander starr verbunden, der aus dem Achsbereich heraus gekröpft ist. Die Kreuzstückteile 1,2 sind so zusammengesetzt, daß die Bügel 15,16 sich zu beiden Seiten des Achsbereiches - um 90° gedreht -gegenüberliegen. Zwischen den einander benachbarten Flächen 3,4, 5,6 der Kreuzstückteile 1,2 sind dämpfende Elemente, z.B.
• Gummipuffer 7,8 eingefügt. Beide Kreuzstückteile 1,2 werden durch einen zentralen Bolzen 9 so zusammengehalten, daß sich beide Teile innerhalb vorbestimmter Grenzen gegeneinander verdrehen können. Eine Gegenmutter 10 verhindert, daß sich der zentrale Bolzen 9 lösen kann. Die Flächen 3,4,5,6 sind geneigt angeordnet. Beim Zusammensetzen der Kreuzstückteile 1,2 nähern sich die Flächen mehr und mehr, so daß die Dämpfungselemente 7,8 zusammengedrückt, "vorgespannt", werden. Das Ausmaß der Vorspannung kann durch Wahl der Neigung der Flächen vorbestimmt werden.
• Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Kreuzstückes gemäß der Erfindung, die alle vier Zapfen 11,12,13,14 zeigt und zur besseren Darstellung der gegenüberliegenden Flächen teilweise im Schnitt ausgeführt ist. Die gegenüberliegenden Flächen 3,4,5,6 der Kreuzstückteile 1,2 haben hier einen wesentlich größeren Abstand voneinander als in Fig. 1. Die äußeren Ränder 17,18,19,20 der Flächen springen weit vor bis auf einen relativ geringen gegenseitigen Abstand, wodurch schmale Schlitze 21,22,23,24 gebildet werden. Die Größe dieser Schlitze ist vorbestimmt als Relation zum maximalen Winkel der gegenseitigen Verdrehung der Kreuzstückteile 1,2. Auf diese Weise umschließen die Kreuzstückteiledas Dämpfungsmaterial kammerartig. In jeder Kammer ist eine Blattfeder 31 angeordnet, deren Ränder 32 abgerundet sind und in entsprechend geformten Aussparungen 33 eingesetzt sind. In Kombination mit einem die Kammer nahezu ausfüllenden weichen Dämpfungsmaterial sind solche Blattfedern neben ihrer Federwirkung vorzüglich geeignet, bei Belastung zu verhindern, daß das relativ weiche Dämpfungsmaterial aus den Schlitzen herausgepreßt wird. An der dem Zentralbolzen zugewandten Seite sind die Kammern offen. Der Zentralbolzen 9 ist auf seiner ganzen Länge von einem Zylinder 26 aus dämpfendem Material umgeben, so daß die zusammengesetzten Kreuzstückteile 1,2 an keiner Stelle Metallberührung haben. Das ggf. verwendete homogene Dämpfungsmaterial kann für alle Kammern aus einem Stück bestehen.
• Die Große des den einzelnen Kammern zugeordneten homogenen Materials kann so bemessen sein, daß es in den nach dem Zusammenbau von dem Zentralbolzen eingenommenen Raum ragt. Dadurch wird erreicht, daß das homogene Dämpfungsmaterial einerseits von der Blattfeder und/oder von dem Zentralbolzen zusammengedrückt, d.h. vorgespannt wird. Anders als in Fig. 1 ist es dann nicht erforderlich, die Flächen schräg auszubilden, um die Vorspannung zu erzielen. Die Kreuzstückteile lassen sich auf diese Weise leicht zusammensetzen und die Vorspannung wird erst bei Einführung des Zentralbolzens eingestellt. Um die Metallberührung der beiden Kreuzstückteile 1,2 auch in den zur Zapfenachse parallelen Ebene zu vermeiden, haben die Flächenstücke 30 gegenüber den die Schlitze 21 - 24 bildenden Vorsprüngen eine geringere Höhe, auf die ebenfalls Dämpfungsmaterial aufgebracht wird. Bei wechselnder Belastung wird die Blattfeder 31 mehr oder weniger zusammengedrückt, wobei die Federmitte in Richtung auf den Zentralbolzen 9 ausweicht. Bei Kombination mit homogenem Dämpfungsmaterial wird dieser Federweg zur zusätzlichen Vorspannung bzw. Entspannung des Dämpfungsmaterials ausgenutzt.
• Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind- in jeder Kammer zwei Blattfedern 33,34 etwa parallel zu den Flächen 3,4, 5,6 angeordnet. Diese Blattfedern 33,34 stehen entweder mit den Flächen 3 - 6 direkt in Kontakt oder sie sind in Dämpfungsmaterial eingebettet, wie dargestellt. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, die Kammern durch einen zusätzlichen Dichtungsstreifen oder eine Feder gemäß Fig. 2 zu verschließen. Auch hier kann das Dämpfungsmaterial für die Flächen 30 mit dem Dämpfungsmaterial der Kammern aus einem Stück gefertigt sein.
• Fig. 4,5 eigen die Montage eines Kreuzstücks 1 bei Verwendung einer etwa U-förmigen Blattfeder 31. Die beiden Kreuzstückteile 2,3 sind an den einander zugewandten Flächen 3,4,5,6 mit Dämpfungsmaterial 7,8 versehen. Der Abstand der Flächen bzw.
• die Größe der Kammern ist so gewählt, daß die gegenüberliegenden Dämpfungsstücke 7,8 sich im Normalzustand des zusammengebauten Kreuzstückes nicht berühren. Zur Montage werden die Zapfen 11, 12,13,14 so aus der in Fig. 4 dargestellten Normalwinkellage von 900 verschoben, daß sich der Spalt 22 zwischen den gegenüberliegenden Flächen gemäß Fig. 5 vergrößert. Durch diesen vergrößerten Spalt 22 wird die etwas zusammengedrückte Blattfeder 31 eingeführt, bis die Kammer die Feder umschließt. Dabei verschließt die Blattfeder 31 zugleich die Kammer gegen einen Austritt des Dämpfungsmaterials 7, 8.
• Fig. 5,6,7 zeigen die Normallage sowie zwei entgegengesetzte Stellungen des Kreuzstücks bei Belastung. Dämpfungsmaterial 32 kann auch in den von der Blattfeder 31 umschlossenen Raum eingefügt werden. Durch Zusatz von festem Material kann die Federkennlinie beeinflußt werden. Auch durch Formgebung von Feder 31 bzw. das verwendete Dämpfungsmaterial 32 kann die Federwirkung variiert werden (Fig. 8).
• Fig. 9,10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in zwei verschiedenen Winkellagen (806, 1000). Bei dem Beispiel ist in die Blattfeder 31 eine weitere Blattfeder 33 eingefügt, die im wesentlichen in Flächenrichtung beansprucht wird. Die Blattfeder 31 kann aus einem Stück (wie in Fig. 4) oder aus mehreren Stücken (wie in Fig. 9) bestehen. Das Dämpfungsmaterial 7,8 kann durch eine Folie oder eine vulkanisierte Schicht in den Kreuzstückteilen oder der Feder ersetzt werden oder ganz entfallen. Die Federn 31 und die Kreuzstückteile können zur besseren Halterung mit Einkerbungen bzw. Vorsprüngen versehen sein, wie dargestellt. Dieses Dämpfungsprinzip ermöglicht oder ergibt einen Gleichlauf zwischen zwei Kardangelenken bzw.
• abgewinkelten Gelenkwellen.
• Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei Kardangelenken beschränkt. Sie ist gleichermaßen anwendbar bei der Befestigung von Anschnallgurten, Sessellehnen, Prellböcken, Puffern etc.
• Ein Dämpfungsglied für Anschnallgurte wäre z.B. in seinem prinzipiellen Aufbau gleich dem in Fig. 2 oder Fig. 3 gezeigten Kardangelenk-Kreuzstück, mit dem Unterschied, daß statt der beiden gegenüberliegenden Zapfen Laschen angeordnet sind, die mit dem Anschnallgurt verbindbar bzw. ortsfest gelagert sind.
• Diese Laschen könnten statt der in Fig. 2,3 gezeigten symmetrischen Anordnung einseitig an den Kreuzstückteilen 1,2 befestigt sein. Bei der Verwendung für Prellböcke, Puffer oder dgl. können die beiden Teile linear gegeneinander beweglich sein, z.B. als Kolben und Zylinder. Hierbei bewegt sich der Kolben innerhalb des Zylinders, wobei der Zylinder mit Aussparungen für seitliche Vorsprünge, Hebel o.ä. des Kolbens versehen ist. An den Vorsprüngen o.ä. ist z.B. ein den ortsfesten Zylinder ganz oder teilweise umhüllender "Puffer" befestigt, der einer Krafteinwirkung unterliegt. Zwischen Kolben und Zylinder sind Blattfedern entsprechend Fig. 2 oder Fig. 3 eingefügt. Bei einer Kombination mit einem Dämpfungsmaterial aus Gummi, Weich PVC o.ä. würde sich besonders eine quer zu ihrer Fläche belastete Blattfeder eignen.
• Eine Vorspannung der Dämpfungseinrichtung kann bewirkt werden, indem der Zylinder aus zwei Halbschalen zusammengesetzt wird, die mehr oder weniger zusammengedrückt werden.

Claims (15)

Patentansprüche

1. Dämpfungsglied für die Aufnahme stoßförmiger Kräfte, die zwischen zwei benachbarten, gegeneinander verschiebbaren Teilen über Dämpfungsmaterial übertragen werden, das zwischen gegenüberliegenden Flächen der benachbarten Teile angeordnet und vorgespannt ist, wobei die Teile derart geführt sind, daß eine Bewegung der beiden Teile nur in jeweils zwei entgegengesetzte Richtungen möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial ein oder mehrere Blattfedern enthält.

2. Dämpfungsglied nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei einander gegenüberliegenden Flächen (3,4,5,6) eine gewölbte Blattfeder eingefügt ist, wobei die Kraftrichtung quer zur Blattfederfläche verläuft.

3. Dämpfungsglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei gegenüberliegenden Flächen (3,4,5,6) ein Paar gewölbter Blattfedern angeordnet ist, deren Wölbungen einander entgegengerichtet sind.

4. Dämpfungsglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Blattfederpaar und den Flächen (3,4,5,6) Dämpfungsmaterial wie Gummi, Weich PVC angeordnet ist

5. Dämpfungsglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile U-förmig ausgebildet und so ineinandergesteckt sind, daß die einander zugewandten Flächen je zweier benachbarter Schenkel die gegenüberliegenden Flächen (3,4,5,6) darstellen, daß die Scheitel der U-förmigen Teile (1,2) durch einen Zentralbolzen (9) miteinander so verbunden sind, daß die beiden Teile (1,2) gegeneinander verdrehbar sind, und daß die an der Außenseite der gegenüberliegenden Flächen (4,5,6,3) des zusammengesetzten Kreuzstücks liegenden Ränder (17,18,19,20) in Richtung auf den Schenkel des jeweils anderen Teils (1,2) vorspringen, so daß Blattfeder und Dämpfungsmaterial kammerartig eingeschlossen sind.

6. Dämpfungsglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der Kammer ein Streifen dient, der innerhalb der Kammer die durch die vorspringenden Ränder gebildeten Schlitze überlappt.

7. Dämpfungsglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen durch die umgebogenen Ränder der Blattfeder(n) gebildet wird.

8. Dämpfungsglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen zur Halterung der Blattfederränder dient.

9. Dämpfungsglied nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei gegenüberliegenden Flächen (3,4,5,6) eine gewölbte Blattfeder eingefügt ist, die etwa senkrecht zu den Flächen angeordnet ist, so daß die Kraftrichtung etwa in Richtung der Blattfederfläche verläuft.

10. Dämpfungsglied nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Flächen (3,4,5,6) Aussparungen zur Aufnahme der Blattfederränder vorgesehen sind.

11. Dämpfungsglied nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfederränder umgebogen sind.

12. Dämpfungsglied nach Anspruch 1,2 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet,daß zwischen jeweils zwei gegenfiberliegenden Flächen (3,4,5,6) eine etwa u-förmige Blattfeer (31) so angeordnet ist, daß sie mit ihren Schenkeln auf den Zentralbolzen (9) gerichtet ist und mit ihrem Scheitel die Kamneröffnung verschließt

13. Dämpfungsglied nach Anspruch 12, gekennzeichnet daß die Blattfeder (31) Einkerbungen aufweist,in die die vorspringenden Bander (17,18,19,2o) eingreifen.

14. Dämpfungsglied nach Anspruch 11 und / otier 12, dadurch gekenn-ZEICHNET, da'3 in der u-förmigen Plattfe er (31) e@@e die Schenkel verbindende ebene oder leicht Rewolbte Blattfeder angeordnet ist.

15. Dämpfungsglied nach Anspruch 12-14, dadurch gekennzeichnet, daB Blattfedern allein,in Eombination miteinander mit oder ohne Verwendung zusätzlichen Dämpfungsmaterials wie Gummi Polyurethan oder dergl Verwendung finden