DE2124435A1

DE2124435A1 - Elastische Kupplung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2124435A1
Application number: DE19712124435
Authority: DE
Inventors: Roy Edward Leicester Leicester shire Holloway (Großbritannien) P
Original assignee: Dunlop Holdings Ltd
Current assignee: Dunlop Holdings Ltd
Priority date: 1970-05-16
Filing date: 1971-05-17
Publication date: 1971-12-02
Also published as: ES197898Y; FR2090092B1; ES197898U; GB1318785A; FR2090092A1

Description

H. Mai 1971

DUHLOP HOLDINGS LIMITED, Dunlop House, Ryder Street, St. James.'s London S.W. 1, Großbritannien

Elastische Kupplung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung "betrifft elastische Kupplungen, die aus einem Paar starrer Teile bestehen, von denen jedes eine Anzahl von Schenkeln hat, die von einem Basisteil jedes starren Teils abgehen, wobei die starren Teile ineinander liegen, sich jedoch nicht berührend angeordnet sind.

Kupplungen dieser Art können in Wellen-Leitungen, z.B. zur Übertragung des Antriebs vom Motor eines Kraftfahrzeuges Verwendung finden; insbesondere sind sie aber von Vorteil in der Lenksäule eines Kraftfahrzeugs zur Dämpfung der unerwünschten Schwingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundej diese Kupplung so zu gestalten, daß sie eine Verdrehung in einem begrenzten Winkelbereich praktisch ohne Widerstand zu"lässt, während sie bei Überschreitung dieses Bereichs schnell so steif wird, daß das Drehmoment ohne Verdrehung der beiden mit den Kupplungsteilen verbundenen Wellen gegeneinander übertragen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine elastische Kupplung der eingangs angegebenen Art derart ausgestaltet, daß die zwischen gegenüberliegenden Schenkeln der starren Teile vorhandenen Räume von einem Dämpfungselement aus gummi elastischem Material ausgefüllt sind, das Aussparungen hat, die eine praktischkrafte-freie Verdrehung der Kupplungsteile innerhalb eines bestimmten Winkels zulassen.

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Vorzugsweise haben die Schenkel der starren !Teile gleiche Abmessungen und liegen in Ebenen, die parallel oder etwa parallel zur Achse der Kupplung verlaufen. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Schenkel des einen starren Teils sich zum Basisteil des anderen starren Teils erstrecken. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die starren Teile im Querschnitt U-förmig und haben Schenkel, die vom Basisteil abgehen.

Weiterhin ist es zweckmäßig an dde äußeren, freien Enden der Schenkel Befestigungsflanschen anzuschließen, die in einer Ebene liegen, die senkrecht oder nahezu senkrecht zir Achse der Kupplung verläuft. Die Schenkel der starren Teile können Flanschteile aufweisen, die in durch die Achse der Kupplung gehenden Eadien und in Ebenen parallel zur Achse der Kupplung liegen. Bei dieser Ausführungsform kann das Dämpfungselement aus gummielastisdBn Material sich zwischen die Flanschteile einander gegenüberliegender Schenkel erstrecken. Die Aussparungen im Material des Dämpfungselements, die die praktisch kräftefreie Verdrehung der Kupplungsteile zueinander zu lassen, können dann in denjenigen Teilen des elastischen Dämpf ungs elements liegen, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden Schenkeln befinden. Vorzugsweise sind die Aussparungen im gummielastischen Dämpfungsmaterial im Querschnitt etwa V-förmig.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform sind, damit ein begrenzter Winkelbereich einer praktisch kräftefreien Verdrehung vorhanden ist, das gummielastische Dämpfungsmaterial nur mit den Flächen der Schenkel eines starren Teils fest verbunden, z. B. verklebt, während zwischen den Flächen der Schenkel des anderen starren Teils und den gegenüberliegenden Flächen des gummielastischen Materials freie Räume entsprechend der Größe und entsprechender, z. B, im Querschnitt V-förmiger Gestaltung verbleiben»

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das gummielastische Dämpfungselement mittig in der aus den starren Teilen bestehenden Anordnung untergebracht sein und sich bis in die Räume zwischen den Schenkeln erstrecken. Man kann aber auch mehrere Dämpfungselemente zwischen den starren Teilen unterbringen.

Die Kupplung gemäß der Erfindung kann in einer Kombination mit drehbaren Teilen beliebiger Ausgestaltung angeordnet sein und zur Übertragung von Drehmomenten dienen, wobei sich die Charakteristik ändert, wenn ein begrenzter Winkelbereich überschritten wird, dessen Größe von der Ausgestaltung der Aussparung im gummielastischen Dämpfungselement abhängig ist. So kann man z.B. eine Kupplung gemäß der Erfindung in einer Kraftübertragung vorsehen oder in der Lenksäule eines Kraftfahrzeugs.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen elastischen Kupplung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei starre Teile in eine Vulkanisationsform od. dgl. mit einem zwischen ihnen liegenden Stück nicht vulkanisierten Elastomers eingebracht werden, wobei das Elastomer den durch die starren Teile begrenzten Baum ausfüllt und Einlageteile in der Vulkanisationsform vorgesehen sind, die sich zwischen gegenüberliegende Schenkel eines Paares starrer Teile im wesentlichen parallel zur Achse der Kupplung zwecks Bildung der Aussparungen erstrecken, worauf der Vulkanisationsvorgang durchgeführt wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. Λ eine schaubildliche Ansicht einer für eine Lenksäule

vorgesehenen Kupplung;
Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht eines in der in Fig. 1

dargestellten Kupplung enthaltenen starren Teils und Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Kupplung. Die zur Verwendung in der Lenksäule eines Kraftfahrzeugs vorgesehene Kupplung, die im ganzen mit 10 bezeichnet ist (vgl.

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Fig. 1 bis 3) besteht aus einem Paar gleicher, etwa U-förmiger starrer Teile (11,12), die so angeordnet sind, daß die Schenkel (13>14-) o'eden starren Teils sich -vom zugehörigen Basisteil (15i16) in Richtung bzw. parallel zur Richtung der Achse der Kupplung zum BasLsteil des gegenüberliegenden starren Teils erstrecken. Dabei liegen die Schenkel (13,14-) des einen starren Teils parallel zu den Schenkeln des anderen starren Teils und erstrecken sich in demselben Bereich der Kupplung bzw. der Lenksäule.

Die starren Teile (11,12) (vgl. Fig. 2) können aus Stahlblech gefertigt sein, wobei die Basis (16) etwa rechteckig ist und die Schenkel (14), die im rechten Winkel zur Basis (16) stehen, einen etwa rechteckigen Abschnitt (17) haben, an den sichjin Bezug auf die Achse der Kupplung radial nach auswärts gebogen, Flanschen (18) anschließen, die zur Befestigung der Kupplung bzw. zu ihrer Verbindung mit den beiden Teilen der Lenksäule dienen.

Die starren Teile (11,12) haben außerdem Befestigungsflanschen (19), die in einer senkrecht zur Achse der Kupplung verlaufenden Ebene liegen. Die Befestigungsflanschen (19,20) werden durch umgebogene Teile der Schenkel gebildet und weisen Löcher (21,22) auf.

Die starren Teile (11,12) können als Gußteile, aus Sinter-Metall oder in anderer geeigneter Weise gefertigt, z.B. aus Blech tiefgezogen sein.

Zur Fertigung des Dämpfungselements (23) können die beiden starren Teile (11,12) in eine Vulkanisationsform zusammen mit einem Stück nicht vulkanisierten Elastomers eingebracht werden. Das unvulkanisierte Stück Gummi wird in dem Raum zwischen den vier Schenkeln untergebracht oder es kann ein Übertragungs-Vulkanisationsverfahren angewendet werden. In die Vulkanisationsform werden keilförmige Einlageteile eingelegt, und zwar radial in die Zwischenräume zwischen den Flanschen (18) gegenüber-

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liegender Schenkel (13*14-), welche Räume etwa in radialer Richtung liegen. Der Spritz- und Vulkanisationsvorgang wird in üblicher Weise durchgeführt, wobei während dieses Vorgangs die Einlageteile tiefe und verhältnismäßig schmale Aussparungen (24) von V-förmigen Querschnitt in den Teilen des Dämpfungselements (23) erzeugen, die zwischen den diagonal verlaufenden Flanschen gegenüberliegender Schenkel liegen.

Die Abmessungen der Einlageteile für die Vulkanisationsformen werden so gewählt, daß in der aus vulkanisierten Kupplung die Aussparungen (24) genügend Platz zwischen gegenüberliegenden λ Planschen freilassen, um dadurch eine Verdrehung von 3° (oder einen anderen gewünschten Wert) zwischen den starren Teilen zuzulassen.

Wenn die vorstehend beschriebene Kugiung in eine Lenksäule eingebaut ist, kann das Lenkrad über einen Winkel von 3° (oder einen anderen gewünschten Winkelbereich) bei verhältnismäßig geringem Widerstand der Kupplung gedreht werden. Dieser Widerstand ist nur durch die Scherkräfte im mittigen Teil des Dämpf ungselements (23) bedingt. Nach Überschreitung des verhältnismäßig freien Spiels von 3°- wird der Gummi oder das gummiähnliche Material zwischen den Planschen einander gegenüberliegender Schenkel auf Druck beansprucht, weil die beiden Seitenflächen in jeder Aussparung (24) miteinander in Berührung kommen, so daß die Torsions-Steifigkeit plötzlich ansteigt.

Bei einer anderen Ausführungsform kann das Dämpfungselemffiat aus mehreren Segmenten eines Elastomers bestehen, die mit den starren Teilen durch Vulkanisation oder Klebung verbunden sind·

Die vorstehend beschriebene Kupplung hat infolge der geschilderten Bauart eine verhältnismäßig geringe Torsions-Steifigkeit bei Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs. Sie dient dann zur Isolierung der Lenksäule gegen Schwingungen bzw. Vibrationen in dem Lenk-Mecharn smus und sie hat außerdem die Eigenschaft, schnell eine hohe Steifigkeit anzunehmen, damit beim Kurvenfahren eine einwandfreie Übertragung der Lenkbewegung

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- 6 vom Lenkrad auf die Räder erfolgt.

Beim beschriebenen Ausführungsb ei spiel ist ein. Bereich. von 5° für das freie Spiel der Lenkung vorgesehen. Man. kann die Aussparungen aber auch so gestalten, daß man andere Winkelgrößen für das freie Spiel erhält, wobei der Bereich • von O⁰ bis 10° als typisch angesehen werden kann.

Eine Kupplung der vorstehend beschriebenen Art kann auch so abgewandelt werden, daß das Dämpfungselement mir mit; dem Flansch eines der beiden gegenüberliegenden Schenkel fest verbunden· ist, wobei keine Aussparungen im Dämpf ungs— element vorhanden sind. Bei dieser Ausbildung hat das Dämpfungselement vom Flansch des anderen Schenkel eines Schenkelpaars einen Abstand derart, daß eine Lücke verbleittt, die in einem beschränkten Winkelbereich ein praktisch freies Spiel zwischen den starren Teilen zuläßt.

Die beschriebene Kupplung hat die Eigenschaft auch bei Bruch des Dämpfungselements ihre Aufgabe erfüllen zu können.- Dies gilt für Verdrehung und axiale "Verschiebung der starren Teile, wenn etwa die Verbindung zwischen dem Elastomer und den aus Metall bestehenden !Teilen zerstört wird oder eine Zerstörung im Gummi selbst auftritt.

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Claims

Ansprüche:

MJ Elastische Kupplung bestehend aus einem Paar starrer Teile, von denen jedes eine Anzahl von Schenkel hat, die von einem Basisteil des starren Teiles abgehen, wobei die starren Teile ineinander liegend, sich jedoch nicht berührend angeordnet sind, dadurch gelmnz ei chnet, daß die zwischen gegenüberliegenden Schenkeln (13,14) der starren Teile (1 !,12) vorhandenen Käume von einem Dämpfungselement (23) aus gummielastischem Material erfüllt sind, das Aussparungen (24) hat, die eine praktisch kräftefreie Verdrehung der Kupplungsteile innerhalb eines bestimmten Winkels zulassen.

2. Kupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (13,14·) der starren Teile (11,12) gleiche Abmessungen haben,

$. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (13, 14) in Ebenen liegen, die parallel oder

etwa parallel zur Achse der Kupplung verlaufen. m

4. Kupplung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (13,14) des einen starren Teiles sich zum Basisteil (15»16) des anderen starren Teiles erstrecken.

5. Kupplung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die starren Teile im Querschnitt U-förmig sind und Schenkel (13,14) haben, die vom Basisteil (15,16) abgehen.

6. Kupplung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß an das äußere, freie Ende der Schenkel (13,14) Befestigungs-

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flanschen (19,20) angeschlossen sind, die in einer Ebene liegen, die senkrecht oder nahezu senkrecht zur Achse der

Kupplung ist.

7. Kupplung nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (13,14-) Flanschteile (18) aufweisen, die in durch die Achse der Kupplung gehenden Radien und in Ebenen parallel zur Achse der Kupplung liegen.

8. Kupplung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (23)' sich »wischen die Planschteile (18) einander gegenüberliegender Schenkel (13,14) erstreckt.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Aussparung (24) im Material des Dämpfungselements (23) zwischen den Flanschteilen (18) der einander gegenüberliegenden Schenkel (13,14) vorgesehen Bind.

10. Kupplung nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Atteeptrung-ea (24) einen etwa V-förmigen Querschnitt haben*

11. Kupplung nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Räume «wiechen einander gegenüberliegenden Schenkeln (13114) ein Dlmpfungselement aue Elastomer untergebracht ist, das nur mit einem Schenkel eines Paars einander gegenüberliegender Schenkel fest -verbunden ist.

12. Kupplung nach Anspruch 1 bis 11 dfcdurch gekennzeichnet, daß ein einstückiges Dämpfungseiement (23) mittig in den starren Kupplungsteilen angeordnet ist, derart, daß es sich in die Räume zwischen den Schenkeln eines Paars einander gegenüberliegender Schenkel erstreckt.

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13. Kupplung nach Anspruch 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dämpfungselemente zwischen den starren Teilen (11,12) angeordnet sind.

14. Drehbare Anordnung, gekennzeichnet durch die Kombination eines Paars drehbarer Teile und eine Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 13·

15· Kraftübertragung für ein Fahrzeug, bestehend aus einer Anordnung nach Anspruch 14·.

16. Lenksäule, bestehend aus einer Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 13·

17· Verfahren zur Herstellung einer elastischen Kupplung nach den Ansprüchen 1 bis 13 > dadurch gekennzeichnet, daß zwei starre Teile in eine ¥ulkanisationsform oder .dgl. mit einem zwischen ihnen liegenden Stück nicht vulkanisierten Elastomers eingebracht werden, wobei das Elastomer den durch die starren Teile (11,12) bzw. deren Schenkel (13,14-) begrenzten. Baum ausfüllt und Einlageteile in der Vulkanisationsform vorgesehen sind, die sich zwischen einander gegenüberliegende Schenkel (13,14·) des Paares starrer Teile (11,12) in einer Sichtung erstrecken, die etwa parallel zur Achse der Kupplung verläuft.

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