DE3311115C1 - Elastisches Gleichlaufgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches Gleichlaufgelenk der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Ein derartiges Gelenk ist in der DE-OS 32 09 612 beschrieben. Die Dämpfung wird dabei durch Verdrängung des hydraulischen Strömungsmittels erreicht. Das Strömungsmittel ist dabei unmittelbar in Hohlräumen zwischen dem äußeren Gelenkkörper und dem inneren Gelenkkörper eingeschlossen, die von als Koppelglieder wirkenden, in Nuten geführten Segmenten unterteilt sind. Hierdurch besteht die Gefahr von Undichtigkeiten und eines Verlustes der Dämpfungscigenschaften.

Aus der GB-PS 2 35 081 ist eine im mechanischen Aufbau ähnliche Gelenkkupplung mit sphärischen Gegenkörpern und in Nuten geführten Koppelgliedern bekannt, diese weist jedoch keinerlei Mittel zur Schwingungs- oder Stoßdämpfung auf.

Die DE-PS 8 16 330 zeigt eine Wellenkupplung, bei der ein innerer Gelenkkörper sphärisch und ein äußerer Gelenkkörper innenzylindrisch ausgebildet ist. Der Gelenkwinkel ist dabei begrenzt, so daß die Anwendung auf den Ausgleich gleichbleibender Wellenwinkel und axialer Verschiebungen zielt. Dämpfungsmittel sind

ίο hierbei ebenfalls nicht vorgesehen.

Mit der GB-PS 8 01 998 ist eine Wellenkupplung bekanntgeworden, bei der in Zwischenräumen zwischen einem Innenteil und einem Außenteil von polygonalem gleichbleibenden Querschnitt elastische Elemente zur Dämpfung vorgesehen sind. Eine Gelenkfunktion kann diese Kupplung nicht übernehmen.

Die weiterhin bekannte GB-PS 10 37 433 zeigt ebenfalls eine elastische Wellenkupplung mit Dämpfungseigenschaften, die nur zur achsgleichen Verbindung zweier Wellenteile geeignet ist. Das Dämpfungsmittel wird hierbei durch ein Gas gebildet, das zwischen dem Inneren von elastischen Elementen einerseits und von festen Wänden der Kupplungsteile begrenzten Kammern andererseits kommuniziert. An dem zwischen aufeinander gleitenden Teilen gebildeten Dichtspalten dieser Kammern können Druckverluste entstehen, die die Dämpfungswirkung beeinträchtigen. Die Probleme eines abwinkelbaren Gelenks sind bei der gezeigten achsgleichen Wellenkupplung nicht berücksichtigt. Nachteilig wirkt sich bei dieser Lösung ferner auch aus, daß zwischen der druckfesten Verbindung der Gummikörper zu den festen Kammern Schwierigkeiten dergestalt entstehen können, daß das weiche, gummielastische Material an dem härteren Material der festen Kammern sich durch Abrieb unerwünschter, indes aber auch unkontrollierter Weise verschleißt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlaufdrehgelenk zu schaffen, das sich einerseits bei beträchtlichen Erregerkräften durch eine gute Schwingungsdämpfung und andererseits durch ein statisch annähernd rückstellkraftfreies Abwinkein auszeichnet. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Gleichlaufgelenk dadurch gelöst, daß in den Nutenräumen hohle, das Strömungsmittel enthaltende Gummikörper angeordnet sind und die Hohlräume der auf den gleichen Seiten der Koppelglieder befindlichen Gummikörper jeweils untereinander verbunden sind.

Ein solches Gelenk weist ein angemessenes Gleichlaufverhalten auf und erlaubt Abwinklungen bis zu etwa 45°. Aus der Kombination von elastischem und hydraulischem Dämpfungsmittel resultiert eine gute Dämpfung von Drehschwingungen und Drehmomentstößen. Andererseits ist infolge der Verdrängung des hydraulischen Dämpfungsmittels die Rückstellkraft relativ gering, und die Erwärmung des elastischen Mittels durch Walkarbeit ist naturgemäß wesentlich geringer als bei reinelastischer Dämpfung. Die Dämpfung von Winkelschlägen ist ebenfalls gut.

Vorzugsweise sind die auf den gleichen Seiten der Koppelglieder befindlichen Gummikörper zusammen mit ihren Verbindungsleitungen als ein Gummiformteil b^r> ausgebildet. Insgesamt sind zwei derartige Gummiformteile erforderlich, die jeweils eine der Anzahl der Koppelglieder gleiche Zahl von untereinander verbundenen Gummihohlkörpern aufweisen. Jedes Gummiformteil

umfaßt drei oder mehr derartige Gummiformkörper. Gleichlauf ist dabei in jedem Falle bei einer ungeraden Elementenanzahl gegeben.

In die Hohlräume der Gummikörper können durch innerhalb oder außerhalb des äußeren Gelenkkörpers angeordnete Leitungen verbunden sein. Die Verbindungsleitungen sind im allgemeinen mit Gewebe armierte Gummischläuche. Zwecksmäßigerweise sind die Verbindungsleitungen als flexible Schläuche zwischen dem äußeren Gelenkkörper und dem Gelenkkörperdekkel druckfest eingelagert. Beschädigungen der Schläuche durch äußere Einwirkung, zu hohem Innendruck oder durch Zentrifugalkraft werden so vermieden.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung sind alle Gummihohlkörper zu einem Ring verbunden. Dabei kann die Verbindung der Gummihohlkörper z. B. durch Gummistege hergestellt sein. Der so gebildete Hohlkörperring erleichtert ebenfalls die Montage und Wartung des Gelenks.

Vorzugsweise sind die Gummihohlkörper auf der Kraftübertragungs- oder Druckseite der Koppelglieder, d. h. innenseitig, auf ein flexibles Metallband aufvulkanisiert. Das Band kann z. B. ein Federstahlband oder auch ein Metalldrahtgewebeband sein. Zweckmäßigerweise sind hierbei die Gummihohlkörper mit den Gummistegen zu einem Ring verbunden, der seinerseits auf das ringförmige Metallband aufvulkanisiert ist. Das aufvulkanisierte Metallband gewährleistet gleichmäßige Druckübertragung auf die Gummihohlkörper und vermeidet ihre Überlastung durch den infolge Drehmomentbeaufschlagung erhöhten Innendruck. Die Koppelglieder können hierbei kugel- oder zylinderförmig sein, so daß sie die bei ihren Verschiebungen infolge Drehmomentübertragung oder Abwinkelung eine Rollbewegung ausführen und die betreffenden Hohlräume der Gummikörper komprimieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenks;

Fig.2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, wobei Teile in der Ansicht dargestellt sind;

F i g. 3 eine Draufsicht auf das Gummikörpersystem in dem äußeren Gelenkkörper;

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung eines der in dem Gelenk nach F i g. 1 bis 3 eingesetzten Gummiformteile;

Fig.5 den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gelenks; und

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform besteht das Gelenk aus einem äußeren Gelenkkörper 1 mit innerem Hohlraum id, in dem der wesentliche kugelförmige innere Gelenkkörper 2 geführt ist, wobei Beugungswinkel ö bis zu 45° möglich sind. Der äußere Gelenkkörper hat bei dieser Ausführungsform innenseitig drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Nuten 5, die durch radiale Wandungen Ic voneinander getrennt sind. Auf dem inneren Gelenkkörper 2 sind drei oder mehrere, jedoch stets ungeradzahlige, meridional verlaufende, ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilte Rillen 3 angeordnet, von denen in F i g. 2 jedoch nur eine dargestellt ist.

Je einer Rille 3 und Nute 5 ist ein Koppelglied 4 zugeordnet, das mit seinem Außenteil 4a in der Nute 5 und mit seinem Innenteil 4b in der Rille 3 geführt ist. Durch eine derartige Führung, etwa mit einer ungeradzahligen Elementenfolge von 3, 5, 7 usw. Elementen, wird der Gleichlauf der Wellen 9 und 10 gewährleistet. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, lassen die Koppelglieder 4 zu beiden Seiten Nutenräume 5a und 56 frei, die von den Gummikörpern 7 formschlüssig ausgefüllt sind. Die sechs Gummikörper 7 weisen innere Hohlräume Ta bis Tf auf, die ein Fluid beinhalten. Die drei auf der Seite gleicher Drehrichtung an den Koppelgliedern 4 anliegenden Gummikörper 7, d. h. die Hohlräume Ta. Tc, und 7/sind durch eine Schlauchleitung 6 untereinander verbunden. In gleicher Weise sind die drei auf der Seite der Gegendrehrichtung an den Koppelgliedern 4 anliegenden Gummikörper 7, d. h. deren Hohlräume Tb, Te und Td durch eine Schlauchleitung 6 verbunden, wie es aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist.

Die elastisch-hydraulischen Polster 7 wirken zwischen den Gelenkkörpern t, 2 in Umfangsrichtung dämpfend, wobei die Dämpfungscharakteristik von der Ausbildung der Gummikörper 7 sowie von der Drosselung des Fluids in den Kanälen und in den Hohlräumen abhängt. Durch Differenzierung der beiden Gummikörpersysteme, z. B. durch unterschiedliche Fluidbrücken können unterschiedliche Dämpfungseigenschaften in den beiden Drehrichtungen erreicht werden. Bei einer Abwinkelung des Gelenks um die y-Achse (Linie A... A in F i g. 1) um den Winkel ό(¥ i g. 2) werden die beiden Koppelglieder 4 entsprechend ihren meridional zusammenlaufenden Rillen 3 um einen Winkel φ genähert. Dies kommt einer Abwinkelung des Innenteils 2 um die Rotationsachse y gleich. Das eine Koppelglied 4 bleibt dabei in seiner ursprünglichen Lage. Der mathematische Zusammenhang ist dabei folgender:

φ - 30° - arc sin

Durch diese Annäherung der Koppelglieder 4 werden

die zwischen ihnen befindlichen Gummikörper 7 kom-

. primiert, so daß das Fluid aus den Hohlräumen Ta und Tb teilweise durch die Leitungen 6 in die Hohlräume Tc und Td der infolge der Annäherung der anderen Koppelglieder 4 entsprechend expandierten Gummikörper Tc, Td abfließt. Da die Koppelglieder 4 unter Abwinkelung in ihren Rillen 3 mit der Drehzahl des Gelenkes schwingen, unterliegen alle Gummikörper 7 abwechselnd Kompressionen und Dilatationen. Hierdurch wird ständig Fluid in den beiden Systemen hin und her gepumpt. Die ständige Fluidverdrängung hat zur Folge, daß die Rückstellkraft gegen Abwinkelung im Vergleich zu Vollgummikörpern erheblich reduziert ist. Außerdem ist die Erwärmung der Gummikörper infolge Walkarbeit und dadurch bedingte Energieverluste verringert. Die in den F i g. 5 und 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der F i g. 1 bis 4 im wesentlichen durch die Ausbildung der Gummikörper 7. Die sechs Gummikörper 7 hängen über die Gummistege Tg zusammen und bilden so einen Ring, in dem die sechs Hohlräume Ta bis Tf ausgebildet sind. Dieser ringförmige Gummikörper 7 ist auf ein ringförmiges flexibles Federstahlband 8 aufvulkanisiert. Das mit den Gummikörpern 7 besetzte Federstahlband 8 liegt zwischen dem äußeren Gelenkkörper t und dem inneren Gelenkkörper 2, wobei zylinder- oder kugelförmige Koppelglieder 4 mit ihren Außenteilen 4a mit dem Federstahlband 8 in Eingriff sind und mit ihren Innenteilen 46 in den meridionalen Rillen 3 geführt sind. Das aufvulkanisierte Federstahlband 8 gewährleistet eine gleichmäßige Druckverteilung an der Gummioberfläche, hält den Ring innenseitig gegen den bei der Dreh-

momentbeaufschlagung erhöhten Innendruck in Form und verhindert ein Aufblähen nach innen. F i g. 6 zeigt ein kugelförmiges Koppelglied 4. Bei der durch die Abwinklung induzierten Bewegung der Koppelglieder 4 in Umfangsrichtung führen diese eine Rollbewegung auf dem Federstahlband 8 aus, so daß die Reibung gering ist. Zweckmäßigerweise ist das Profil des Bandes 8 der Kontur des Außenteils 4a des Koppelgliedes 4 angepaßt. Bei dieser Ausführungsform sind die Leitungen 6 aus dem äußeren Gelenkkörper 1 herausgeführt und außerhalb in der in F i g. 3 dargestellten Weise verbunden, d. h. das eine Hydraulik-System umfaßt die in der einen Drehrichtung komprimierten Hohlräume 7a, 7c, 7f und das andere Hydraulik-System erstreckt sich auf die in der Gegendrehrichtung druckbeaufschlagten Hohlräume 7b, 7d, 7e. Im übrigen gilt bei dieser Ausführungsform das oben für die Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 gesagte.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf Ausführungsformen, bei denen die Kopplung zwischen den Gelenk- körpern räumlich umgekehrt gegenüber den dargestellten Ausführungsformen ist. In diesem Falle befinden sich die meridionalen Rillen 3 auf der Innenfläche des äußeren hohlen Gelenkkörpers 1 und die umfangsverteilten Nuten 5 mit den Gummikörpern 7 auf dem Kugelkopf des inneren Gelenkkörpers 2.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elastisches Gleichlaufgelenk mit einem äußeren hohlen Gelenkkörper, einem in dem Hohlraum des äußeren Gelenkkörpers geführten inneren Gelenkkörper, meridional verlaufenden Führungsrillen auf einem der beiden Gelenkkörper und einerseits in einer Führungsrille und andererseits in einer Nute des anderen Gelenkkörpers axialfest und umfangsverschieblich geführten Koppelgliedern, wobei in den verschiedenen Nuten beiderseits der Koppelglieder verbleibende Nutenräume verbunden sind und ein Strömungsmittel enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß in den Nutenräumen (5a, 5b) hohle, das Strömungsmittel enthaltende Gummikörper (7) angeordnet sind und die Hohlräume (7a, 7c, 7/bzw. Tb, Td, 7e^der auf den gleichen Seiten der Koppelglieder (4) befindlichen Gummikörper (7) jeweils untereinander verbunden sind.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den gleichen Seiten der Koppelglieder (4) befindlichen Gummikörper (7) zusammen mit ihren Verbindungsleitungen (6) als ein Gummiformteil ausgebildet sind.

3. Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (Ja-Tf) der Gummikörper (7) durch innerhalb oder außerhalb des äußeren Gelenkkörpers (1) angeordnete Leitungen

(6) verbunden sind.

4. Gelenk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (6) als flexible Schläuche zwischen dem äußeren Gelenkkörper (1) und dem Gelenkkörperdeckel (la^druckfest eingelagert sind.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gummihohlkörper

(7) zu einem Ring verbunden sind.

6. Gelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummihohlkörper (7) durch Gummistege (Tg) verbunden sind.

7. Gelenk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummihohlkörper (7) auf der Kraftübertragungs- oder Druckseite der Koppelglieder (4) auf ein flexibles Metallband (8) anvulkanisiert sind.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelglieder (4) kugel- oder zylinderförmig sind.