DE2949772C2 - Gelenkkupplung für Wellen - Google Patents

Description

in die Nasenaufnahmenuten passen und wobei die Nasenaufnahmenuten und die zugeordneten Nasen jeweils in Umfangsrichtung direkt in Eingriff kommen, wenn auf die Gelenkkupplung ein Drehmoment einwirkt, das größer als ein vorbestimmter Wert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasenaufnahmenuten (54d) auf der Innenfläche des Gehäuses (54) vorgesehen sind, daß die Nasenaufnahmenuten (54d) und die Nasen <J2d) in axialer Richtung verlaufen und daß die Nasen (72d)an dem in das Gehäuse (54) eingesetzten Ende der zweiten Welle (74) vorgesehen sind.

2. Gelenkkupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die NasCiiaufnahmenuten (54d)

in Umfangsrichtung der Innenfläche des Gehäuses (54) etwa in der Mitte zwischen den Gleitstückaufnahmenuten (54a) angeordnet sind.

3. Gelenkkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein im wesentlichen U-förmiges federndes Glied (62), das auf das Ende der ersten Welle (50) aufgepaßt ist und dessen Schenkel {62a) jeweils derart gegabelt sind, daß sie die in entgegengesetzten Richtungen herausragenden Teile des Querstifts (58) umgreifen, die Gleitstücke (60) federnd gegen die Böden der Nuten (54a) angedrückt werden, und daß die Schenkel des Glieds (62) derart ausgerichtet sind, daß sie in Axialrichtung der ersten Welle (50) verlaufen.

Die Erfindung betrifft eine Gelenkkupplung für Wellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gelenkkupplungen dienen der gelenkigen Verbindung zwischen zwei Drehwellen, von denen eine eine Antriebswelle und die andere eine angetriebene Welle sein kann. Eine gelenkige Verbindung ist zweckmäßig, wenn es aus konstruktiven Gründen nicht gelingt, die beiden Wellen genau miteinander auszurichten oder wenn aus bestimmtem Grund die Axialrichtung einer der beiden Wellen gegenüber der Axialrichtung der anderen Welle veränderbar sein muß. Zu beachten ist, daß bei einer nicht genau geradlinigen Ausrichtung der Achsen der beiden Wellen beim Umlaufen der Wellen Kräfte in Axialrichtung auftreten, so da3 in dieser Richtung ein bestimmtes Spiel oder eine Elastizität der Kupplung vorgesehen werden muß.

Oftmals müssen mechanische Schwingungen und Erschütterungen, die an oder in einem Teil einer Maschine oder Vorrichtung entstehen, gedämpft werden, damit sie nicht auf einen anderen Teil der Maschine öder Vorrichtung übertragen werden. Hier empfiehlt es sich, an der Verbindungsstelle zwischen zwei Wellen ein entsprechend elastisches oder federndes<}lied vorzusehen. Im Falle von Gelenkkupplungen zwischen den beiden Wellen ergeben sich hierbei besondere konstruktive Probleme-Schwingungsdämpfende Gelenkkupplungen werdeji z.B. zum Verbinden der Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs mit der Welle des Lenkgetriebes eingesetzt, um ein Obertragen der an den Rädern des Fahrzeugs entstehenden Schwingungen und Erschütterungen nicht auf die Lenkwelle und somit auf das Lenkrad zu verhindern. Ein besonderer Fall ergibt sich bei der Verbindung der Lenkwelle des Kraftfahrzeugs mit der Antriebwelle eines Kraftlenkgetriebes oder Servolenkgetriebes. Bei einem mit einer derartigen Einrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeug entstehen im Kraftlenkgetriebe Schwingungen oder Erschütterungen, wenn die Lenkwelle nur geringfügig und langsam verdreht wird, die auf das Drosseln des. Druckmittelflusses durch Ventilöffnungen zurückzuführen sind. Werden diese Schwingungen aaf das Lenkrad übertragen, dann Entstehen unangenehme und störende Geräusche. Bei größeren Drehmomenten oder Drehungen des Lenkrads ist die Ventildrosselung kleiner, so daß keine Schwingungen und Erschütterungen und somit keine Geräusche entstehen. Durch das Vorsehen einer elastisch federnden Verbindung zwischen Lenkwelle und Lenkgetriebe lassen sich die Schwingungen weitgehend dämpfen, jedoch wird hierdurch, besonders bei größeren Drehmomenten oder größeren Drehungen des Lenkrads die Genauigkeit, mit der die Lenkung anspricht, beeinträchtigt.

In der US-PS 22 72 900 ist eint federnde Verbindung zwischen zwei Wellen beschrieben, die insbesondere bei einem Kraftfahrzeug-Lenksystejn Erschütterungen absorbieren und den Zusammenbau der Bauteile erleichtern soll. In die beiden breiteren Enden eines Metallrohrs ist jeweils eine innen mit Gummi ausgekleidete Metallhülse eng eingepaßt und durch Umbiegen des Randes des Metallrohrs gehaltert Die Innenwand der Gummiauskleidung ist mit einem Profil versehen. Eine auf ihrer Außenseite mit entsprechendem Gegenprofil versehene Metallhülse ist in den Innenraum eingeschoben, so daß keine Drehung zwischen der inneren Metallhülse und der Gummischicht stattfinden kann. Die Innenwand der inneren Metallhülse ist mit einer Längsnut versehen. Die beiden Wellen, z. B. eine Lenkwelle und eine Lenkgetriebewelle, werden an den entgegengesetzten Enden des äußeren Metallrohrs in die innere Hülse eingeführt, wobei entsprechende Vorsprünge, Rippen oder dgl. am Umfang der Wellen in die Längsnuten eingreifen und eine drehfeste Verbindung zwischen den Wellen und dem Metallrohr herstellen. Kleinere Ungenauigkeiten der Ausrichtung der beiden Wellen werden über die elastische Verbindung ausgeglichen. Diese Verbindung ist jedoch nur bei annähernd geradliniger Ausrichtung der beiden Wellen verwendbar.

Die FR-PS 22 78 011 beschreibt eine Gelenkkupplung zum Übertragen einer Antriebskraft, z. B. zwischen dem Motorengetriebe und dem Differentialgetriebe eines

Kraftfahrzeugs. Die Kupplung weist ein z. B. mit einer Antriebswelle verbundenes, drehbares, zylinderförmiges dickwandiges Gehäuse mit einer zyHnderförmigen Axialbohrung auf. Die anzutreibende Welle ist an ihrem Ende mit einer Kugel fest verbunden, deren Durchmesser größer als derjenige der Welle isL Die Kugel ist mit mehreren seitlich herausragenden Querstiften oder Achszapfen versehen, deren nach innen verlängerte Achsen durch die Kugelniitte verlaufen. Die Querstifte oder Zapfen tragen Rollen an ihren äußeren Epden. Die Kugel ist gleitend in die zylinderförmige Axialbohrung des Gehäuses eingeführt, die an ihren Wänden mit breiten Axialnuten zur Aufnahme der Rollen versehen ist. Die Wände dieser Axialnuten bestehen aus Gummi oder elastomerem Material. Somit ist die angetriebene Welle innerhalb des Gehäuses in Axialrichtung verschiebbar und gleichzeitig innerhalb eines bestimmten Raumwinkels um die Kugelmitte verschwenkbar. Nachteifig erscheint hier jedoch die massive und Raum beanspruchende Bauweise.

Die US-PS 38 78 695 beschreibt eine Gelenkkupplung zum Übertragen einer Drehbewegung von einer ersten auf eine zweite Welle. Die Wellen sind jew-üls in ein Ende eines rohrförmigen Elements eingeführt, wobei die Elemente an ihren anderen Enden jeweils zwei einander gegenüberliegende gabelartige, in Axialrichtung verlaufende Vorsprünge aufweisen, die jeweils eine Drehachse lagern. Die beiden Drehachsen sind als ein einziges kreuzförmiges Glied ausgebildet, das die beiden rohrförmigen Elemente gelenkig miteinander verbindet- Zwischen dem Außenumfang des in das eine rohrförmige Element eingeführten Abschnitts der einen Welle und der Innenwand des rohrförmigen Elements ist eine in Radialrichtung komprimierbare Elastomerhülse zur Dämpfung von Schwingungen vorgesehen. J5 Zur Begrenzung der Verdrehung der Elastomerhülse sind als Sicherheitsmaßnahme an der Welle in Radialrichtung nach außen vorstehende Fortsätze vorgesehen, die durch in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze in der Wand des rohrförmigen Elements *o hindurchgefirhrt sind. Aufgrund ihrer Konstruktion ist diese Kupplung sehr gelenkig, jedoch erscheint es als ein Nachte;', daß die Fortsätze radial über das die Welle umgebende rohrförmige Element vorstehen und freiliegen, so daß mehr Einbauraum benötigt und, im Falle der Verwendung für eine Kraftfahrzeuglenkung, die Gefahr einer Verschmutzung und eines Eindringens von Öl besteht, die zur Störanfälligkeit führt.

Eine zwischen Lenkgetriebe und Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs verwendbare schwingungsdämpfende v> Gelenkkupplung ist in der US-PS 32 67 696 beschrieben. Ein hohizylinderförmiges Gehäuse, das jedoch an einem Endteil mh kleinerem Durchmesser als am anderen Endteil versehen ist, ist mit ihrem Teil kleineren Durchmessers auf eine der zu verbindenden Wellen aufgesetzt und mit dieser drehfest kerbverzahnt und gegen eine Verschiebung in Axialrichtung gesichert. Die andere Welle ist mit einer drehfest aufgesetzten Verbindungshülse und einem an beiden Seiten aus der Welle herausragenden und durch die Wand der so Verbindungshülse durchgeführtem Querstift versehen. Zwischen Qüerstift Und Ende der Vefbindungshülse ist eine Ringbuchse aufgesetzt, die aus zwei konzentrischen Metallhülsen mit dazwischenliegender Schicht aus elastomerem Materia! besteht. Das mit der Verbindungshülse versehene Ende dieser Welle ist in den Gehäuseendteil breiteren Durchmessers eingeführt, wobei die Ringbuchse in. zylinderförmigen Innenraum des Gehäuses passend aufgenommen ist und die Querstifte in breite Axialschlitze in der Gehäusewand eingeführt sind. An ihren Enden sind die Querstifte mit Ringbuchsen versehen, deren Ausbildung derjenigen der vorstehend beschriebenen Ringbuchse ähnlich ist, die jedoch kleiner sind. Bei in das Gehäuse eingeführter Welle sind diese Ringbuchsen gleitend in die Axialschlitze des Gehäuses eingepaßt Wird keine Drehkraft von Welle zu Welle Überträgen, dann dient die auf der einen Welle aufgesetzte Ringbuchse zur Absorption von Erschütterungen. Übt diese Welle eine Drehkraft aus, dann dienen die auf den Querstiften aufgesetzten Buchsen dazu, die Drehkraft elastisch oder federnd auf die andere Welle zu übertragen. Die Kupplung ist jedoch von geringer Gelenkigkeit, die durch die Kompressibilität des elastischen Materials der auf der einen Welle aufgesetzten Ringbuchse begrenzt isL

Aufgabe der Erfindung ist_ es demgemäß, eine Gelenkkupplung zu schaffen, die einen möglichst geringen Bauraum erfordert und betriebszuverlässig durch Schutz gegen Verschmutzung ist und somit insbesondere die an eine Gelenkkupplung als Verbindung von Lenkwelle und Lenkgetriebe i>ei Fahrzeugen zu stellenden Forderungen erfüllt

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht -eines zum Teil im Längsquerschnitt gezeigten Kraftfahrzeuglenkantriebs, der mit der erfindungsgemäßen Gelenkkupplung versehen ist;

Fi g. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Gelenkkupplung entlang der in der F i g. 2 gezeichneten Linie IH-IH.gesehen in Pfeilrichtung und

Fig.3 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Gelenkkupplung in auseinandergezogener Anordnung.

In der Fig. 1 ist eine Steuersäule 40 an einem nach innen gebogenen Endteil 42a einer hohlen, im wesentlichen zylinderförmig geformten Staubabdekkung 42 befestigt. Der andere Endteil der Staubabdekkun.T 42 ist mit einer außen umlaufenden Ausnehmung 42b versehen, welche die eine Öffnung begrenzende Innenkante 4a einer erhöhten flachen Stirnfläche einer Befestigungsplatte 44 aufnimmt. Die Befestigangsplatte 44 ist mit Schraubbolzen 46 an dem (n'cht gezeigten) Fahrzeugkörper befestigbar. Eine napfförmige Halterung 48 ist an ihrem Boden mit einer Öffnung 48a versehen, durch die sich eine hier als Zwischenwelle ausgebildete erste Welle 50 koaxial erstreckt. Die Halterung 48 ist auch mit einem nach außen gebogenen Randteil 486 vergehen, welcher den Endteil der Staubabdeckung 42 an der die Öffnung bildenden Innenkante 44a befestigt. Die Steuersäule 40 und die Halterung 48 wirken zusammen, um die erste Welle 50 mittels eines Lagers 53 drehbar zu lagern, weiches zwischen der Steuersäule 40 und der Welle 50 vorgesehen ist. Die Welle 50 ist an einem ihrer Enden über eine Kerbverzahnung 50b mit einem Ende einer Lenkwelle 52 verbanden, welche durch die Steuersäule 40 hindurchgeführt ist und an ihrem anderen Ende ein daran befestigtes (nicht gezeigtes) Lenkrad aufweist. Der andere Abschnitt 50c der ersten Welle 59 erstreckt sich in ein hohles zylinderförmiges Gehäuse 54 einer erfindungsgemäßen Gelenkkupplung 56 durch ein offenes Ende des Gehäuses 54 hinein und trägt einen Querstift 58, der in Radialrichtungen quer herausragt. Ein Paar Gleitstücke 60 sind gleitbar auf den in

entgegengesetzten Richtungen herausragenden Endabschnitten des Qtierstifts 58 aufgepaßt und werden in einem Paar einander gegenüberliegenden Gleitstückaufnahmenuten !>'4a aufgenommen, die an der Innenwand des Gehäuses 54 vorgesehen sind und sich in axialer Richtung des Gehäuses 54 erstrecken, so daß die Gleitstücke 60 entlang den Nuten 54a gleiten können. Durch ein im wesentlichen U-förmiges federndes Glied 62, welches auf den Endabschnitt der Welle 50 aufgepaßt ist und dessen Schenkel 62a jeweils derart gegabelt sind, daß sie die in entgegengesetzten Richtungen herausragenden Teile des Querstifts 58 umgreifen, werden die Gleitstücke 60 federnd gegen die Böden der Nuten 54a angedrückt. Innerhalb des Gehäuses 54 und an dessen rechter Seite, wie in F i g. I gesehen, ist ein Schnappring 64 auf der Welle 50 aufgepaßt, so daß ein Weggleiten der Gleitstücke 60 in axialer Richtung verhindert wird. Eine Staubabdeckung 66 ist zwischen dem Gehäuse 54 und einer Nut 50a in der Welle 50 zum Schutz gegen Staub vorgesehen. Das Gehäuse 54 ist mit einem innen vergrößerten offenen Endabschnitt 54b versehen, in welchem eine Manschette 68 im Preßsitz eingefügt ist und welcher an seinem Ende 54c verkleinert ist, um die Manschette 68 festzuhalten. Verbunden mit der Innenseite der Manschette 68 ist ein ringförmiges Geräuschwingungen absorbierendes Element 70 aus einem elastischen Material wie Gummi. In das Glied 70 eingeführt und damit verbunden ist ein Endabschhnitt eines Verbindungsglieds 72, dessen anderer Endabschnitt mittels einer Kerbverzahnung 72a (siehe Fig.3) mit einer hier als Antriebswelle eines Kraftlenkgetriebes wirkenden zweiten Welle 74 verbunden ist.

Wie aus der F i g. 3 hervorgeht, ist das Verbindungsglied 72 an einem Teil 72b gespalten. Nachdem die zweite Welle 74 in das Verbindungsglied 72 eingeführt worden ist, wird das Glied 72 auf der Welle 74 festgeklemmt, indem ein Schraubbolzen 78 in einer im Verbindungsglied 72 gebildeten Gewindebohrung 72c angezogen wird. Das Verbindungsglied 72 ist an dem der Kerbverzahnung entgegengesetzten Ende mit einem Paar einander radial entgegengesetzt angeordneten Nasen 72c/ versehen, die sich in axialer Richtung hinwegstrecken und lose, d. h. mit Spiel, in entsprechenden Nasenaufnahmenuten 54</ aufgenommen sind, die an der Innenseite oder Innenwand des Gehäuses 54 an Stellen vorgesehen sind, die sich in Kreis- oder Umfnngsriehtung in der Mitte /wischen den Gleitstückaiifnahmcnuten 54a befinden und sich in axialer Richtung des Gehäuses erstrecken, so daß ein zweckmäßiger Zwischenraum 1 zwischen jeder der in , Kreis- oder Unifangsrichtung liegenden Stirnflächen der entsprechenden Nut 54J gebildet wird. Eine Schutzkappe 80 ist in die öffnung im Verbindungsglied 72 eingepaßt, um ein Herauslaufen des im Gehäuse 54 befindlichen Schmiermittels oder Schmierfetts durch die ίο Kerbverzahnung 72a zu verhindern.

Wird während des Betriebs eine kleine Drehkraft auf das Lenkrad ausgeübt, dann drehen sich die Wellen 52 und 50 zusammen mit dem Querslift 58 und den Gleitstücken 60. Dies verursacht eine Drehung des ,-, Gehäuses 54, wodurch die Drehkraft durch das schwingungsabsorbierende Element 70 und das Verbindungsglied 72 auf die Welle 74 übertragen wird. Liegt die Drehkraft unterhalb einer bestimmten Größe, dann werden im Kraftgelenkgetriebe 76 aufgrund der .,ο Drosselung darin befindlicher Ventilöffnungen Druckmittelgeräusche erzeugt. Diese Geräusche werden jedoch vom schwingungsabsorbierenden Element 70 absorbiert und nicht über die Wellen 50 und 52 auf das Lenkrad übertragen.

Wenn die Lenkdrehkraft eine bestimmte Größe übersteigt, dann wird das elastische. Geräuschschwingungen absorbierende Element 70 so weit deformiert, daß eine direkte Wirkverbindung zwischen jeder Nase 72ddr\ Verbindungsglieds 72 und einer Seitenfläche der jo entsprechenden Nut 54i/hergestellt wird. Somit wird die größere Drehkraft im wesentlichen verlustfrei vom Gehäuse 54 auf das Verbindungsglied 72 übertragen. Aufgrund der größeren Drehkraft sind jedoch in diesem Fall die im Kraftgelenkgetriebe 76 vorgesehenen (nicht gezeigten) Pumpen weniger belastet, und arbeiten bei geringerer Ventildrosselung, mit dem Ergebnis, daß keine Druckmittelgeräusche erzeugt und der Fahrer sowie die Mitfahrer des Kraftfahrzeugs nicht durch auf das Lenkrad übertragene Geräusche oder Erschütterungen gestört werden.

Wie aus dem vorstehenden hervorgeht, wird durch die Erfindung eine Gelenkkupplung vorgesehen, welche bei Verwendung im Lenksystem eines Kraftfahrzeugs die Übertragung von Geräuschschwingungen bei niedriger Lenkdrehkraft verhindert, jedoch eine größere Drahkraft wirksam überträgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Gelenkkupplung fur Wellen mit einem offenendigen, im wesentlichen hohlzylindrischen Gehäuse, das ein Paar von axial verlaufenden Gleitstückauf- s nahmenuten hat, einer ersten Welle mit einem Endabschnitt, der in das Gehäuse über ein Ende desselben eingesetzt ist, einem Querstift, der von dem Endabschnitt der ersten Welle derart getragen wird, daß er auf gegenüberliegenden Seiten vorsteht, einem Paar Gleitstücke, die von den Endabschnitten des Querstiftes getragen werden und in die Gleitstückaufnahmenuten eingreifen, einer zweiten Welle mit einem Endabschnitt, der in das Gehäuse über dessen anderes Ende eingesetzt ist, einem geräuschwingungsdämpfenden Element aus einem federnd nachgiebigen Material, das zwischen dem Endabschnitt des Gehäuses und der zweiten Welle zur Verhinderung einer Geräuschschwingungsübertragung angeordnet ist, wobei das Gehäuse ein Paar von Njssnaufnahmenuten hat und ein Paar von kl-_*_ __ 'J*.— —-..^l«.*·· ΛΙ/αΙΙ«» ιιΛη,ΜβΙιβη ic* A\& lite»