DE3340966A1

DE3340966A1 - Elastisches wellengelenk

Info

Publication number: DE3340966A1
Application number: DE19833340966
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl.-Ing. 5206 Neunkirchen Balken; Wolfgang Dipl.-Ing. 5200 Siegburg Beigang; Bernhard Dipl.-Ing. 5206 Neunkirchen Bihr
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Automotive GmbH
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1985-05-23
Also published as: SU1344254A3; FR2554884A1; GB2149477A; US4619627A; JPS60104816A; SE8405621D0; GB8428561D0; IT8405206A0; GB2149477B; IT1180391B; IT8407053V0; DD226336A5; DE3340966C2; SE8405621L; BR8405703A; IT8405206A1; ES281953Y; ES281953U

Description

J O 4 U β Ό Ό

Die Erfindung betrifft ein elastisches, gleichläufiges Wellengelenk mit einem Gelenkkörper mit drei oder mehr Ausnehmungen, in die Gummi-Metall -Formteile unter Bildung von je zwei getrennten Kammern fest eingesetzt sind, und Kanälen in dem Gelenkkörper für die Verbindung der Kammern sowie einem antriebsei ti gen und einem abtriebseitigen Nabenkörper, von denen der eine an dem Gelenkkörper und der andere an den Gummi-Metall-Formteilen oder beide abwechselnd an den Gummi-Metall-Formteilen angebracht sind.

Aus der DE-PS 28 05 831 ist eine elastische Wellenkupplung der genannten Art bekannt, bei der die in jeder Ausnehmung gebildeten zwei Kammern sowie auch benachbarte, von verschiedenen Gummi-Metall-Formteilen gebildete Kammern untereinander durch Kanäle verbunden sind. Bei Drehmomentübertragung kann durch diese Kanäle zwar Dämpfungsmittel zwischen den Kammern ausgetauscht und damit eine Schwingungsdämpfung erzielt werden. Es ist jedoch nicht möglich, die Steifheit der Kupplung über das Strömungsmittel zu variieren, da dieses unter Druck ausweichen kann und die Umfangskräfte nur unter elastischer Verformung der Gummielemente übertragen werden. Auf Grund der Anordnung der Kanäle erfolgt kein hydraulischer Druckausgleich (Lastverzweigung) zwischen den druckbelasteten Kammern, so daß auch fertigungsbedingte Unterschiede der Steifigkeiten der Gummielemente nicht ausgeglichen werden können.

Aus der DE-AS 11 32 577 ist ein Hohlwellenantrieb für Fahrzeuge bekannt, bei dem die Drehmomentübertragung über flüssigkeitsgefüllte, frei liegende Faltenbälge erfolgt, von denen die in der einen Drehrichtung den Antriebsarmen anliegenden Bälge sowie auch die in der anderen Drehrichtung den Antriebsarmen anliegenden Bälge jeweils untereinander verbunden sind. Für Wellengelenke mit den dabei erforderlichen hohen Drehzahlen ist diese Konstruktion mit frei liegenden Faltenbälgen ungeeignet. Der Balgenverbund erfolgt zudem über periphere Kanäle, die eine zentrale Steuerung bzw. Drosselung des Flüssigkeitsaustausches nicht zulassen.

Aus der GB-PS 917 521 ist schließlich eine elastische Drehkupplung bekannt, bei der das Drehmoment ebenfalls durch flüssigkeitsgefüTl.te Bälge übertragen wird. Die in der einen Drehrichtung belasteten Bälge sind mit einer gasgefüllten zentralen Kammer verbunden; die in der anderen Drehrichtung

druckbelasteten Bälge sind mit einer anderen gasgefüllten zentralen Kammer verbunden. Diese Kupplung ist im Aufbau komplziert. Die in den Bälgen enthaltene Flüssigkeit hat auf die Elastizität der Kupplung keinen Einfluß, da sie aus den Bälgen in die gasgefüllten Kammern abfließen kann. Die Dämpfung ist gering und kann nicht auf das jeweilige Schwingungssystem abgestimmt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine homokinetische, elastische Wellengelenk-Kupplung zu schaffen, die einen axialen, radialen, winkligen und/oder torsionellen Wellenversatz ausgleichen kann. Darüber hinaus soll das Wellengelenk die Möglichkeit geben, Schwingungen in axialer, radialer, winkliger und torsionaler Richtung zu dämpfen und die Steifigkeit, d.h. die Kennlinie M. = f(f) (M. = Drehmoment, f= Verdrehwinkel) in Grenzen beliebig einstellen zu können. Insgesamt gesehen soll mit dem Gelenk die Möglichkeit der optimalen Abstimmung auf das konkrete Schwingungssystem, insbesondere das Schwingungsverhalten eines Antriebstranges, geschaffen werden. Schließlich soll auch eine Gelenkwelle unter Benutzung dieser Gelenke geschaffen werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten elastischen, gleichläufigen Wellengelenk erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die bei übertragung eines Drehmoments unter Druck stehenden Kammern durch zu einem ersten Vereinigungspunkt sternförmig zusammenlaufende Kanäle verbunden sind, die bei der Drehmomentübertragung unter Zug stehenden Kammern durch gegenüber den" izumL'ersten Vereinigungspunkt zusammenlaufenden Kanälen axial versetzte, zu einem zweiten Vereinigungspunkt zusammenlaufende Kanäle verbunden sind und die Kanäle der beiden im wesentlichen mit Medium (z.B. Flüssigkeit) gefüllten Kammer/Kanal-Systeme wenigstens teilweise als Widerstände für Mediumströmungen, z.B. Flüssigkeitsströmungen, ausgebildet sind.

Das erfindungsgemäße Wellengelenk gestattet im wesentlichen voneinander unabhängige Einstellungen der Steifheit und Dämpfung. So kann das durch die Einfüllung von inkompressibeler Flüssigkeit wesentlich versteifte Gelenk einerseits durch kleinere Lufteinschlüsse weicher gemacht werden. Andererseits kann die Steifheit dadurch gesteigert werden, daß die Flüssig-

keit in den Kammer/Kanal-Systemen unter Oberdruck gesetzt wird. Da die beiden Kammer/Kanal -Systeme des Gelenks voneinander unabhängig sind, kann durch unterschiedliche Fluidsysteme und/oder Drücke die Steifheit in den beiden Drehrichtungen unterschiedlich eingestellt werden. Bei radialem Wellenversatz (Radialschwingung) wird jeweils mindestens eine Kammer jedes Kammer/Kanal-Systems zusätzlich belastet, während abhängig von der Zahl der Elemente und der momentanen Lage mindestens eine andere Kammer entlastet wird. Durch diesen Druckunterschied zwischen den Kammern beginnt die Flüssigkeit zu fließen, und es kommt zu Flüssigkeitsschwingungen in den Systemen. Druckdifferenzen zwischen den Kammern eines Kammer/Kanal-Systems treten auch bei Drehmomentschwankungen auf. Ferner führen unterschiedliche Dicken der Trennwände, Unterschiede in den Shore-Härten des Gummiwerkstoffs und unterschiedliche Einbauwinkel der Gummi-Metall-Formteile zu unterschiedlichen Steifigkeiten der Federn. Aus diesen Steifigkeitsunterschieden entstehen unter Belastung Druckunterschiede, die wiederum ein Fließen der Flüssigkeit zur Folge haben. Diese Flüssigkeitsströme, die bei Änderung der Belastungsgröße oder -richtung zwischen den Kammern der beiden Kammer/Kanal-Systeme entstehen, werden zur Dämpfung von Dreh?·, Radial- und Biegeschwingungen eines Antriebstranges ausgenutzt. Diese Schwingungen werden durch die Strömungsverluste bzw. Druckabfälle in den Kanälen oder in ihren Widerständen gezielt gedämpft. Hinzu kommen die Wirbel Verluste in den Kammern selbst. Durch Wahl eines geeigneten Widerstandes der in den Kanälen schwingenden Flüssigkeitssäulen kann eine von der Frequenz und Amplitude abhängige Dämpfung erreicht werden, die neben der Werkstoffdämpfung des Gummis wirksam ist. Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gelenks ist der durch die hydraulische Verbindung der Kammern bedingte Druckausgleich zwischen den Kammern zu nennen, der bei Versatz die gleiche Beanspruchung der Federelemente gewährleistet. Es liegt also ein Lastausgleich vor. Demgegenüber wird beispielsweise bei einer Giubo-Kupplung mit sechs Segmenten das Drehmoment bei Radialversatz im wesentlichen nur mit einem Gummisegment übertragen.

Es hat sich gezeigt, daß drei oder eine größere ungerade Anzahl von Federe'lementen vorteilhaft ist, um Gleichlauf zu gewährleisten. Greifen die Nabenkörper beidseitig an den Federelementen an (fliegender Gelenkkörper), ist die Anzahl der Elemente zu verdoppeln. Das erfindungsgemäße Gelenk

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ist für hochtourige Drehzahlen (n bis 8000 U/min) geeignet, da die Flüssigkeit zentrierend wirkt. Not!aufeigenschaften des Gelenks bei Leckage sind ebenfalls vorhanden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ^ie Strömungswiderstände als Querschnittsverengungen der die Kammer verbindenden Kanäle ausgebildet. Das Ausmaß der QuerschnittsVerengung bzw. der verbleibenden freien Kanal querschnitte ergibt sich bei einem konkreten Schwingungsproblem durch versuchsmäßige Abstimmung. Treten beispielsweise im Antriebsstrang eines PKWs Radialschwingungen auf, so wird zunächst durch Einsatz erfindungsgemäßer Gelenke mit einstellbaren Widerständen, z.B. Drehschiebern, diejenige Querschnittsfläche ermittelt, bei der die maximale Schwingungsdämpfung erreicht wird. Die so ermittelte Querschnittsfläche wird dann der serienmäßigen Herstellung des in diesem Antriebsstrang eingesetzten Gelenks zugrunde gelegt. Der Widerstand kann naturgemäß nicht nur durch Querschnittsverengungen der Kanäle, insbesondere Querschnittsverengungen am Vereinigungspunkt der sternförmig zusammengeführten Kanäle, erzielt werden, sondern auf Grund der für die optimale Dämpfung ermittelten Querschnittsflächen können die Kanäle insgesamt verengt dimensioniert werden, so daß sich dann eigentliche Drosseln, Düsen, Blenden oder Schieber erübrigen. Die Dämpfung läßt sich zudem über die Viskosität des Mediums, z.B. Glykol oder Silikonöl, stark variieren. Eine Dimensionierung, bei der eine eigene starke Flussigkeitsdynamik (-resonanz) in den Kanälen und Kammern herrscht, fällt ebenfalls unter die Erfindung.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Widerstandsmittel eine zylindrische Ausnehmung mit einem Drehschieber, in dem den Kanälen beider Systeme zugeordnete, sternförmig zusammenlaufende Kanalbohrungen ausgebildet sind. Mit Hilfe des Drehschiebers kann die Reduzierung in beiden Kammer/Kanal-Systemen gleichzeitig zwischen dem vollständig geöffneten und dem vollständig geschlossenen Kanalquerschnitt stufenlos eingestellt werden. Hierdurch werden die Federsteifigkeit und Dämpfung von Radial- und Drehschwingungen sowie Winkelschlag beeinflußt. Die geringste Radialsteifigkeit und die geringste Dämpfung von Radial- und Torsionsschwingungen ergeben sich bei fast vollständig geschlossenem

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Querschnitt. Verändert man den Querschnitt der Drosselöffnung, so verändert sich die dynamische Radialsteifigkeit des Gelenks, die auf Grund des Zusammenhangs zwischen Fließgeschwindigkeit und Flüssigkeitsreibung drehzahlabhängig ist. Zugleich nimmt die Dämpfung bei starkem Flüssigkeitsaustausch durch den verengten Querschnitt zu. Wird der Drehschieber ganz geschlossen, erhöht sich die statische Radialsteifigkeit, während die Dämpfung wieder abnimmt. Die Flüssigkeitsdämpfung beruht dann alleine auf Flüssigkeitsschwingungen (Verwirbelungen) innerhalb der Kammern. Bei geöffneten Verbindungskanälen findet bei Radial versatz ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den jeweils verbundenen Kammern statt. Unterbindet man diesen Austausch durch Schließen des Drehschiebers, so wird bei Radial versatz eine zusätzliche Verformung der elastischen Dichtwände nötig, was sich als Versteifung des Gelenks auswirkt.

Bei einer anderen Ausführungsform sind von jeder der beiden Stirnseiten des Gelenkkörpers nach innen durch einen Vereinigungspunkt gehende zylindrische Ausnehmungen mit in ihnen drehbaren Drehschiebern vorgesehen, in denen den Kanälen zugeordnete, sternförmig zusammenlaufende Bohrungen ausgebildet sind. Diese Ausbildung getrennter Drehschieber erlaubt die unabhängige Einstellung der Dämpfungen in den beiden "Kammer/Kanal-Systemen.

Vorzugsweise liegen die Vereinigungspunkte beider Kammer/Kanal-Systeme bzw. die Drehschieberachse(n) auf der Achse des Gelenkkörpers. Die zentrische Anordnung der Systeme in dem Gelenkkörper hat eine gleichmäßige Dämpfung durch die Flüssigkeit zur Folge.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die sternförmig zusammenlaufenden Kanäle vom Mantel des Gelenkkörpers im wesentlichen radial zum Vereinigungspunkt und sind mantelseitig durch Schrauben oder Stopfen verschlossen. Die Herstellung der radialen Kanäle bietet keine Schwierigkeiten. Durch Eindrehen der Schrauben bzw. Einschlagen der Stopfen kann die in den Kammer/Kanal-Systemen enthaltene Flüssigkeit unter Oberdruck gesetzt werden.

Bei der Anbringung nur eines Nabenkörpers an den Gummi-Metall-Formteileh des Gelenkkörpers (und des anderen Nabenkörpers unmittelbar an dem Gelenk-

ο it υ y ο ο

körper) verläuft in jeder Speiche des Gelenkkörpers ein jeweils an eine Kammer angeschlossener Kanal jedes Kammer/Kanal-Systems. Bei einem Gelenkkörper mit drei eingesetzten Gummi-Metall-Formteilen umfaßt jedes System somit drei Kammern und drei von den Kammern zu dem zentralen Vereinigungspunkt, geführten Kanälen.

Bei Anbringung beider Nabenkörper bzw. Flansche an den Gummi-Metall-Formteilen, d.h. bei der Ausführungsform mit fliegendem Gelenkkörper, sind die an jeweils zwei einander gegenüberliegende Kammern angeschlossene Kanäle eines Kammer/Kanal-Systems nur in jeder zweiten Speiche des Gelenkkörpers angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Gummi-Metall -Elemente verdoppelt, so daß beispielsweise drei Elemente an die antriebseitige Nabe und drei Elemente an die abtriebseitige Nabe angeschlossen sind. Diese Ausführungsform erlaubt einen größeren Beugewinkel und die Verwendung des Gelenks als Schwingungstilger (Torsions- und Biegeschwingungen).

Ferner kann in den Kammern ein gummielastischer oder starrer metallischer Anschlag vorgesehen sein. Durch diese Anschläge wird der maximale Verdrehwinkel des Gelenks begrenzt, das maximale übertragbare Drehmoment damit erhöht.

Vorzugsweise sind die Stegwände zwischen den in den Ausnehmungen gebildeten Kammern im wesentlichen radial zur Gelenkkörperachse ausgerichtet. In diesem Falle ist der aus der Flüssigkeit resultierende Steifigkeits- und Dämpfungsanteil für die Verdrehnachgiebigkeit und-dämpfung wie auch für die Radialnachgiebigkeit und -dämpfung wirksam. Für den Axial- und Winkelversatz ergeben sich nur geringe oder kaum flüssigkeitsbedingte Dämpfungen und daher auch nur geringe Verluste. Wird beabsichtigt, auch in axialer und winkliger Versatzrichtung durch die Flüssigkeit zu dämpfen, so muß wenigstens ein Gummi-Metall-Element verdreht werden, so daß dessen Stegwandung nicht mehr radial im Gelenkkörper ausgerichtet ist, sondern mit dem Radius des Gelenkkörpers einen Winkel bildet. Auf Grund unterschiedlicher Ausrichtungen der Gummi-Metall-Elemente werden Flüssigkeitsströmungen induziert, die bei dem genannten Versatz zur Dämpfung herangezogen werden können.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Well enge!enks besteht der Gelenkkörper aus faserverstärktem Kunstharz, insbesondere aus mit Glasfasern, Glasfaserband oder -gewebeeinlagen verstärktem Polyesterharz. Anders als bei Gelenkkörpern aus Metall, wie z.B. Aluminiumlegierungen, trägt der Kunstharz-Gelenkkörper materialbedingt zur Dämpfung und Elastizität des Gelenks bei. Die Dämpfung dieser Gelenke setzt sich somit aus den Dämpfungen des Gummiwerkstoffs, des strömenden fluiden Mediums und des die Federelemente umgebenden Gelenkkörpers zusammen. Die Fertigung des Gelenkkörpers kann dadurch vereinfacht werden, daß die in Hülsen befindlichen Gummi-Metall -Formteile mit dem verstärkten Kunstharz umgössen werden können. Dabei werden die Verstärkungsbänder bzw.- -einlagen zweckmäßigerweise wechselweise um die Federelemente herumgelegt, so daß ein Verstärkungsverbund zwischen den Elementen erreicht wird.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Gelenkwelle aus einer aus Glasfaser- oder Kohlefaser-Verbundwerkstoff bestehenden Hohlwelle, in deren Enden je ein erfindungsgemäßes Wellengelenk eingesetzt ist. Vorzugsweise sind in die Hohlwelle Wellengelenke mit aus faserverstärktem. Kunstharz bestehenden Gelenkkörpern eingeklebt. Als Harz für den Faser-Verbundwerkstoff kann beispielsweise ebenfalls Polyesterharz dienen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 die Kennlinie des erfindungsgemäßen Gelenks mit ihren Variationsmöglichkeiten;

Figur 2 eine graphische Darstellung des Kammerdrucks als Funktion des übertragenen Drehmoments bei dem erfindungsgemäßen Gelenk;

Figur 3 eine Darstellung der Dämpfung des erfindungsgemäßen Gelenks in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz;

Figur 4 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gelenks in perspektivischer Explosionsdarstellung;

ο ο 4 υ y ο ο

Figur 5 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 4, wobei jedoch die Gummi-Metall -Formteile von dem Gelenkkörper getrennt und dieser in aufgeschnittenem Zustand dargestellt ist;

Figur 6 einen Axialschnitt des in Figur 4 dargestellten Gelenkkörpers in vergrößertem Maßstab;

Figur 7 einen Querschnitt des Gelenkkörpers nach der Linie A-B der Figur 6;

Figur 8 einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform des Gelenkkörpers mit Drehschieber;

Figur 9 einen Axialschnitt des bei der Gelenkkörperausführung nach Figur 8 eingesetzten Drehschiebers;

Figur 10 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 9, jedoch mit zwei getrennten Drehschiebern;

Figur 11 einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform des Gelenkkörpers, der für fliegende Anbringung zwischen den Nabenkörpern vorgesehen ist;

Figur 12 eine erste Ausführungsform eines Strömungswiderstandselements, das die Dämpfung beeinflußt;

Figur 13 eine zweite Ausführungsform eines Strömungswiderstandselements; Figur 14 eine dritte Ausführungsform eines Strömungswiderstandselements; Figur 15 eine vierte Ausführungsform eines Strömungswiderstandselements;

Figur 16 eine fünfte Ausführungsform eines Strömungswiderstandselements; ur Figur 17 eine Gelenkwelle mit den erfindungsgemäßen Wellengelenken.

In Figur 1 sind die Variationsmöglichkeiten der Verdrehkennlinien des erfindungsgemäßen Gelenks durch Modifizierung der in dem Gelenkkörper enthaltenen Flüssigkeit dargestellt. Die Kennlinie b) gilt für das Gelenk,

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dessen Kammer/Kanal-Systeme vollständig mit Flüssigkeit unter einem Druck von 1 bar gefüllt sind. Enthalten die Systeme kleine LufteinschiUsse, wird die Kennlinie weicher, d.h. sie verschiebt sich in den Bereich unterhalb der Linie b) in Richtung auf die Kennlinie a) des Gelenks ohne Flüssigkeitsfüllung. Wird andererseits Flüssigkeit unter Oberdruck in die Kammer/Kanal-Systeme eingepreßt, wird das Gelenk härter, d.h. die Kennlinie verschiebt sich von der Linie b) mit zunehmendem Flüssigkeitsdruck zur Kennlinie c) hin.

Figur 2 zeigt den Verlauf des Flüssigkeitsdruckes in dem druckbelasteten System in Abhängigkeit von dem durch ein bestimmtes erfindungsgemäßes Gelenk übertragenen Drehmoment. Nach Messungen entspricht einem Drehmoment von 400 N'tn ein Kammerdruck von etwa 20 bar.

Figur 3 zeigt die Abhängigkeit der in dem Gelenk wirksamen Dämpfung, ausgedrückt als Phasenwinkel, von der Erregerfrequenz. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß die Dämpfung mit wachsender Frequenz überproportional zunimmt. Diese Zunahme beruht im wesentlichen auf dem wachsenden Flüssigkeitsanteil der Dämpfung, da sich der Gummianteil in dem erfaßten Frequenzbereich nur unwesentlich ändert. In die Darstellung sind zwei versuchmäßig ermittelte Hystereseschleifen bei weniger als 10 Hz und bei 70 Hz eingetragen. Bei der niedrigen Frequenz wird die Dämpfung allein durch den Gummi bestimmt. Die Flüssigkeit weicht vollständig aus und liefert zur Dämpfung keinen Beitrag. Bei 70 Hz dagegen ist die Hystereseschleife wesentlich verbreitert. Die Dämpfungszunähme wird im wesentlichen durch den jetzt wirksamen Flüssigkeitsanteil bewirkt.

Nach den Figuren 4 und 5 besteht das dort gezeigte Gelenk im wesentlichen aus einem antriebseitigen Nabenk'o'rper 1, einem zylindrischen Gelenkkörper und einem abtriebseitigen Nabenkörper 2. Der Gelenkkörper 3 hat drei über seine gesamte Länge reichende zylindrische Ausnehmungen 14, in die drei Gummi-Metall-FormteiIe 6 fest eingepreßt sind. Beim fertig montierten Gelenk ist der antriebseitige Nabenkörper 1 durch die Schrauben 4^a mit dem Gelenkkörper 3 unmittelbar verschraubt, während der abtriebseitige Nabenkörper 2 durch die Schrauben 4 und Muttern 5 mit den eingesetzten Gummi-Me tall-Formkörpern 6 verschraubt ist. Aus Figur 5 ist ersichtlich,

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daß die an sich zylindrischen Gummi-Metall-Formkörper 6 zwei axialsymmetrisch zueinander angeordnete Ausnehmungen aufweisen, die nach Einsetzen der Formkörper 6 in die Ausnehmungen 14 die Fluidkammern 9 und 10 bilden. Zur Verdeutlichung der Kana-1 anordnung in dem Gelenkkörper 3 ist dieser in Figur 5 in den beiden Kanalebenen geschnitten und auseinandergezogen dargestellt. Es ist ersichtlich, daß in beiden Schnittebenen im wesentlichen radiale Bohrungen 7 bzw. 8 von der Mantelflä'che des Gelenkkörpers durch die drei'Speichen zu einem auf der Gelenkkörperachse liegenden Vereinigungspunkt geführt sind. Jede der Kanal bohrungen 7,8 streift dabei eine der Ausnehmungen 14 unter Bildung von öffnungen 11 bzw. 12. Wenn die Gummi-Metall-FormteiIe 6 in die Ausnehmungen 14 eingesetzt sind, sind die Kanal bohrungen 7 über die Offnungen 11 mit den Kammern 9 und die Kanalbohrungen 8 über die Offnungen 12 mit den Kammern 10 verbunden. Alle Kanalbohrungen 7,8 sind mantelseitig durch Schrauben 13 dicht verschlossen. Der Gelenkkörper 3 enthält somit zwei strömungsmäßig völlig getrennte Kammer/Kanal-Systeme 7,9 bzw. 8,10, die beim betriebsbereiten Gelenk mit einer Flüssigkeit, z.B. Glykol oder Silikonöl, gefüllt sind. Entsprechend den in den Kammern 9,10 auftretenden Druckschwankungen kann somit die Flüssigkeit innerhalb der Systeme, jedoch nicht zwischen den Systemen pulsieren. Die Kanäle 7,8 sind bei dieser Ausführungsform in ihrer lichten Weite so dimensioniert, daß eine gewünschte vorbestimmte Drosselung der Flüssigkeitspulsationen und damit die für den speziellen Einsatz des Gelenks;, gewünschte Dämpfung erreicht wird.

Bei der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsform des Gelenkkörpers haben die Gummi-Metal!-Formkörper 6 im wesentlichen jeweils eine Übertragungshülse 17 und zwei aufvulkanisierte, sich diametral gegenüberliegende Stegwandungen 25, durch welche die Kammern 9,10 getrennt sind. Die Hülsen 17 dienen bei dieser Ausführungsform zur Befestigung des abtriebseitigen Nabenkörpers 2, welcher mittels der durch die Bohrungen 16 der Hülsen 17 fassenden Bolzen 4 und Muttern 5 mit den Gummi-Metall-Formkörpern 6 verschraubt i$$i.Diametral zu den Hülsen 17 enthält der Gelenkkörper 3 drei Bohrungen 15, die zur Montage des antriebseitigen Nabenkörpers 1 mittels Bolzen 4^a an dem Gelenkkörper dienen. Die Gummistege 25 und Flüssigkeitsfüllungen in den Kammern 9,10 gestatten unter Drehmomenteinwirkung eine Verschiebung der Übertragungshülsen 17 in Umfangsrichtung,

wobei jeweils eine Kammer jedes Elements verkleinert und die andere Kammer vergrößert wird und das enthaltene Medium einen Druckzuwachs bzw. eine Druckentlastung erfährt. Zur Begrenzung dieser Verformungen sind in den Kammern 9,10 Anschläge 18 vorgesehen, Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform ist die Drossel als zentrale QuerschnittsVerengung 26 aller drei Radialkanäle 8 ausgebildet. In gleicher Weise sind die in einer zur Darstellungsebene parallelen Ebene verlaufenden Kanäle 7 im Bereich ihres Vereinigungspunktes mit Querschnittsverengungen versehen.

Die in Figur 8 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich im wesentlichen dadurch von der Ausführungsform nach Figur 7, daß anstelle der konstanten zentralen Drossel ein zentraler Drehschieber 20 mit den Kanälen entsprechenden Bohrungen 24 und den Kanälen 7 entsprechenden Bohrungen vorgesehen ist. Durch den Drehschieber 20 kann der Strömungswiderstand in den beiden Kammer/Kanal-Systemen 8,10 und 7,9 stufenlos verändert und · dabei die für die maximale Dämpfung erforderliche Querschnittsverengung eingestellt werden. Desweiteren zeigt die Figur 8 eine Verdrehung eines Gummi· Metall-Formkörpers 6 gegenüber der radialen Ausrichtung um den Winkele*. Durch diese Verdrehung wird auch bei axialem und winkligem Versatz eine Dämpfung durch die Flüssigkeit erreicht. Zum Verschluß-der Kanäle 8 sind bei dieser Ausführungsform Verschlußschrauben 13 sowie auch Verschlußstopfen 19 dargestellt, die verklebt oder verkeilt sein können.

Figur 9 zeigt den Drehschieber 20 im Axialschnitt. Der Drehschieber enthält die im Vereinigungspunkt 7^a zusammenlaufenden Bohrungen 23 Und axial dazu versetzt die in dem Vereinigungspunkt 8 zusammengeführten Bohrungen Die Kanäle/Bohrungen 7,23 und 8,24 sind durch Dichtringe 22 gegeneinander und nach außen abgedichtet, so daß die Trennung der beiden Systeme durch den Drehschieber 20 nicht beeinträchtigt wird_:und Leckagen vermieden werden. Der in die Bohrung 3^a des Gelenkkörpers 3 eingesetzte Drehschieber 20 trägt einen Sechskantkopf 21, mit dem der Drehschieber 20 eingestellt werden kann. Bei der Ausführungsform nach Figur· 10 sind anstelle des Drehschiebers 20 zwei getrennte Drehschieber 20' in die Bohrung 3^a eingesetzt, so daß die beiden Systeme 7,9 und 8,10 unabhängig voneinander gedrosselt und somit die Dämpfungen in beiden Drehrichtungen unterschiedlich eingestellt werden können.

Bei der in Figur 11 dargestellten Ausführungsform enthält der Gelenkkörper sechs Gummi-Metall-Formkörper 6 in den Ausnehmungen 14. Hierbei sind abwechselnd drei Formkörper 6 mit dem antriebseitigen Nabenkörper und drei Formkörper 6 mit dem abtriebseitigen Nabenkörper verbunden. Entsprechend der bei der Drehmomentübertragung auftretenden Druckbeaufschlagung der Kammern sind die drei Kanäle 8 jeweils an zwei benachbarte Kammern 10 angeschlossen. In der Umgebung des Vereinigungspunktes 8^a ist wiederum eine QuerschnittsVerengung 26 ausgebildet, durch welche die gewünschte Dämpfung erzielt wird. Analog zu den Kanälen 8 sind in den drei anderen Speichen 3^C in einer zur Zeichenebene axial versetzten Ebene die Kanäle 7 (gestrichelt dargestellt) angeordnet, die an die sechs Kammern 9 führen und mit diesen zusammen das zweite Kammer/Kanal-System bilden.

Die Figuren 12 bis 16 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von möglichen Querschnittsverengungen der Kanäle 7,8, durch welche die gewünschten Strömungswiderstände realisiert werden können. Figur 12 zeigt eine Blende, Figur 13 eine Düse, Figur 14 eine ventilartige Querschnittsverengung, wie sie beispielsweise durch den Drehschieber realisiert ist. Figur 15 zeigt eine Querschnittsverengung durch einen im Kanal angebrachten porösen Stopfen. Figur 16 schließlich symbolisiert einen langen, verengten Kanal, der ebenfalls einen erhöhten Strömungswiderstand zur Folge hat. Ferner kann -wie oben ausgeführt - die Dämpfung durch die Viskosität der Flüssigkeit beeinflußt werden. Flüssigkeiten mit beträchtlichen Viskositätsunterschieden sind Wasser, Glykol und Silikonöl.

Nach Figur 17 besteht die Gelenkwelle aus einer beidendig aufgeweiteten Hohlwelle 29, in deren Enden die erfindungsgemäßen Wellengelenke eingeklebt sind. Die Hohlwelle 29 besteht beispielsweise aus mit Glasfasern oder Kohlefasern verstärktem Kunstharz. Bei der dargestellten Ausführungsform bestehen die Gelenkkörper 30 aus mit Glasfaserband verstärktem Polyesterharz. Die Gelenkkörper 30 umgeben in der oben beschriebenen Weise die in Metall hülsen befindlichen Gummi-Metall-Formteile 33 mit den antriebseitigen Übertragungsbolzen 27 und den abtriebseitigen Obertragungsbolzen 28, von denen in Fig. jeweils nur einer sichtbar ist. Die Kammer/Kanal-Systeme sind in beiden Gelenken so ausgeführt, wie weiter oben beschrieben wurde. Dabei gehört der kanal 31 jeweils zu dem einen Kammer/Kanal-System und der Kanal 32 jeweils zu dem anderen Kammer/Kanal-System eines Gelenks.

Bezugszeichenliste	27	. · . .. .	^^ ^^ / f\ ^^ i^\ /^mm\	Obertragungsbolzen
	28	3340966	Obertragungsbolzen
1 Nabenkörper	29	Hohlwelle
2 Nabenkörper	30	Gelenkkörper
3 Gelenkkörper	31	Kanäle
3^a Ausnehmung	32	Kanäle
3 Achse des Gelenkkörpers	33	Gummi-Metal1-Formteile
3^C Speiche des Gelenkkörpers
3 Stirnseite des Gelenkkörpers
4^a Schraube.
4^b -
5 Mutter
6 Gummi-Metal1-Formkörper
7 Kanäle
7^a Vereinigungspunkt
8 Kanäle
8^a Vereinigungspunkt
9 Kammer
10 Kammer
11 Öffnung
12 Öffnung
13,Schraube		-
13? Schraube
13^D Schraube
13 Schraube
14 Ausnehmung
15 Bohrung
16 »
17 Übertragungshülse
18 Anschlag
19 Verschlußstopfen
20 Drehschieber
20^a Drehschieberachse
£d' getrennte Drehschieber
21 Sechskantkopf
22 Dichtring
23 Bohrung
24
25 Stegwand
26 Querschnittsverengung

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Claims

■IQ.- November 19 83 : Mn.·* sr UOO9 7.OOO Um-Cardan AG 5200 Siegburg Elastisches Wellengelenk Patentansprüche

1. Elastisches, gleichläufiges Wellengelenk mit einem Gelenkkörper mit drei oder mehr Ausnehmungen, in die Gummi-Metall-Formteile unter Bildung von je zwei getrennten Kammern fest eingesetzt sind, und Kanälen in dem Gelenkkörper für die Verbindung der Kammern sowie einem antriebseitigen und einem abtriebseitigen Nabenkörper, von denen der eine an dem Gelenkkörper und der andere an den Gummi-MetaIl-Formteilen oder beide abwechselnd an den Gummi-Metall-Formteilen angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die bei übertragung eines Drehmoments unter Druck stehenden Kammern (9) durch zu einem ersten Vereinigungspunkt (7 ) sternförmig zusammenlaufende Kanäle (7) verbunden sind, die bei der Drehmomentübertragung unter Zug stehenden Kammern (10) durch gegenüber den Kanälen (7) axial versetzte, zu einem zweiten Vereinigungspunkt (8^a) zusammenlaufende Kanäle (8) verbunden sind und die Kanäle (7,8) der beiden im wesentlichen mit Medium gefüllten Kammer/Kanal-Systeme (7,9 bzw. 8,10) wenigstens teilweise als Widerstände für Medium-, z.B. Flüssigkeitsströmungen ausgebildet sind.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswiderstände als Querschnittsverengungen (26) der Kanäle (8 bzw. 7) ausgebildet sind.

3. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungswiderstandsmittel eine zylindrische Ausnehmung (3^a) mit einem in ihr drehbaren Drehschieber (20) ist, in dem den Kanälen (7,8) beider Systeme zugeordnete, sternförmig zusammenlaufende Bohrungen (23,24) ausgebildet sind (Figur 9).

4. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von jeder der beiden Stirnseiten (3 ) des Gelenkkörpers (3) nach innen durch einen Vereinigungspunkt (7^a,8^a) gehende zylindrische Ausnehmungen (3^a) mit in ihnen drehbaren Drehschiebern (20') vorgesehen sind, in denen den Kanälen (7,8) zugeordnete, sternförmig zusammenlaufende Bohrungen (23,24) ausgebildet sind (Figur 10).

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigungspunkte (7^a,8^a) beider Kammer/Kanal-Systeme (7,9 bzw. 8,10) bzw. die Drehschieberachse(n) (20^a) auf der Achse (3 ) des Gelenkkörpers (3) liegen.

6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sternförmig zusammenlaufenden Kanäle (7,8) vom Mantel des Gelenkkörpers (3) im wesentlichen radial zum Vereinigungspunkt (7^a,8^a) verlaufen und mantelseitig durch Schrauben (13;13^a,13 ,13°) oder Stopfen (19) verschlossen sind.

7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

bei Anbringung nur eines Nabenkörpers (2) an den Gummi-Metall-Formteilen (6) in jeder Speiche (3^C) des Gelenkkörpers (3) ein jeweils an eine Kammer (9 oder 10) angeschlossener Kanal (7 bzw. 8) jedes Kammer/Kanal-Systems (7,9; 8,10) angeordnet ist.

8. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anbringung beider Nabenkörper (1,2) an den Gummi-Metall-Formteilen (6) die an jeweils zwei einander gegenüberliegenden Kammern (10 bzw. 9) angeschlossenen Kanäle (8 bzw. 7) eines Kammer/Kanal-Systems nur in jeder zweiten Speiche (3^C) des Gelenkkörpers (3) angeordnet sind (Figur 11).

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kammern (9,10) ein gummielastischer oder starrer Anschlag (18) ausgebildet ist.

10. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegwände (25) zwischen den in den Ausnehmungen (14) gebildeten Kam-

mern (9,10) im wesentlichen radial zur Gelenkkörperachse (3 ) ausgerichtet sind.

11. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkörper (30) aus faserverstärktem Kunstharz besteht.

12. Gelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dat der Gelenkkörper (30) aus mit Glasfasern, Glasfaserband oder Gewebeeinlagen verstärktem Polyesterharz besteht.

13. Gelenkwelle aus einer aus Glasfaser- oder Kohlefaser-Verbundwerkstoff bestehenden Hohlwelle (29), in deren Enden je ein Wellengelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingesetzt ist.

14. Gelenkwelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Hohlwelle (29) Wellengelenke mit aus faserverstärktem Kunstharz bestehenden Gelenkkörpern (30) eingeklebt sind.