DE3702799C2

DE3702799C2 -

Info

Publication number: DE3702799C2
Application number: DE3702799A
Authority: DE
Inventors: Hans Heinrich Dipl.-Ing. 6458 Rodenbach De Welschof
Original assignee: Loehr & Bromkamp 6050 Offenbach De GmbH
Current assignee: Loehr & Bromkamp 6050 Offenbach De GmbH
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1989-01-05
Also published as: JPS63195420A; DE3702799A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehgelenk mit zwei Gelenk hälften zur axial elastischen Verbindung zwischen zwei Wellenteilen, bei dem zumindest eine Gelenkhälfte zwei Elemente umfaßt, die längselastisch miteinander verbunden sind. Ein Anwendungsfall für derartige Gelenke liegt im Bereich der Kraftfahrzeugantriebe. Hierbei ist eine Entkopplung axialer Schwingungen im Bereich der Längs wellen und insbesondere der Seitenwellen zur Reduzierung von auf die Zelle übertragenen Schwingungen wünschenswert, die axial verschiebbaren Drehgelenke oder Keilwellenverbin dungen unter Drehmomentbelastung infolge der sich einstel lenden axialen Versteifung des Antriebsstranges nicht lei sten können. Gummikupplungen zu diesem Zweck sind dreh weich und gewähren keine Biegeabstützung, d. h. sie können ein radiales Auswandern der Wellenteile nicht verhindern.

Ein Drehgelenk der eingangs genannten Art ist aus der DE-AS 22 14 256 bekannt, bei dem das Gelenkaußenteil über eine einfache Membranscheibe mit dem anschließenden Wellen zapfen verbunden ist. Hierbei ist das Gelenkaußenteil über eine biegesteife Hülse in doppelten Schrägrollenlagern axial und radial fixiert, so daß sämtliche vom anderen Wellenende herrührenden Axialanregungen und Biegebe lastungen von den Schrägrollenlagern aufgefangen werden und die Membranscheibe nicht beaufschlagen und nicht verformen können. Eine am zweiten Ende des mit der genann ten Membranscheibe verbundenen Wellenzapfens über eine weitere Membranscheibe angeordnete Radnabe ist in gleicher Weise über doppelte Schrägrollenlager axial und radial fixiert, so daß auch die weitere Membranscheibe nicht mit Axialkräften und Biegemomenten belastet wird.

Aus der US 40 44 571 ist eine Wellenkupplung üblicher Art bekannt, bei der Winkelfehler durch ein Paket von Membran scheiben ausgeglichen werden sollen, wobei diese am Außenumfang elastisch und radial verschieblich in einer Hülse gehalten sind. Eine feste Anbindung der Membran scheiben auf ihrer Außenseite soll hierbei vermieden werden, um keine Biegemomente weiterzuleiten. Die Ver öffentlichung zeigt nur eine Wellenkupplung, ohne einen Bezug zu Gleichlaufgelenken herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auch für den eingangs genannten Anwendungsfall geeignetes Gelenk zur biegesteifen und drehfesten Verbindung von zwei Wellen teilen bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln eine axiale Elastizität zur Schwingungsentkopplung ermöglicht, wobei die Beugung im Gelenk stattfindet. Die Lösung hierfür ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei ring scheibenförmige Membranfedern senkrecht zur Drehachse mit axialem Abstand zueinander mit ihren inneren Bereichen radial und axial fest am ersten Element und mit ihren äußeren Bereichen radial und axial fest am zweiten Element angebunden sind, wobei die beiden Membranfedern außen über eine biegesteife oder ausgesteifte Hülse und innen über eine biegesteife Welle miteinander verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Wirkung dieses Elements liegt darin, daß im wesentlichen ohne besondere Führungs- oder Abstütz mittel durch den axialen Abstand der Membranfedern die beiden Elemente der jeweiligen Gelenkhälfte biegesteif miteinander verbunden werden, wobei durch die mechanisch reibungsfreie Bewegung eine hohe axiale Elastizität des Gelenkes eingestellt werden kann. Konstruktiv ist der Auf bau einfach und billig. Nach einer ersten Ausführung ist es möglich, die beiden Membranfedern durch drehfeste An lenkung dem zu übertragenden Drehmoment zu unterwerfen, wobei eine Parallelschaltung im Kraftfluß gegeben ist, so daß jede der Membranfedern etwa das halbe Drehmoment über trägt. Daneben besteht jedoch nach einer zweiten Ausfüh rung auch die Möglichkeit, das gesamte Drehmoment über eine der Membranfedern zu führen, während die zweite Mem branfeder in Drehrichtung entkoppelt ist und nur axiale und im wesentlichen radiale Kräfte unter Biegebelastung in bezug auf die Elemente der Gelenkhälfte aufnimmt.

Die axiale Verformung der Membranfedern kann durch ein zwischengeschaltetes starres oder elastisches Element be grenzt werden, wobei durch ein entsprechendes Spiel ein Arbeitsbereich mit geringer axialer Lastaufnahme bei kleinen Amplituden eingestellt werden kann. Ein elastisches Element kann hierbei zur Begrenzung des axialen Verschiebeweges unter Dämpfung der Anschlagstöße vorgesehen sein.

Die Membranfedern sind vorzugsweise als Ringscheibenkörper ausgeführt, die zur Erhöhung der axialen Verformbarkeit teilkreisförmige oder radiale Schlitze aufweisen können. Die Schlitze können hierbei auch bis in den äußeren Rand laufen, so daß sich sternförmige Scheibenkörper ergeben.

Nach einer weiteren günstigen Ausgestaltung können die Membranfedern im wesentlichen in einer radialen Ebene liegende speichenartige gekreuzte Blechstreifen aufweisen, die unter Drehmoment richtungsabhängig jeweils zur Hälfte überwiegend auf Zug überansprucht werden. Wesentlich ist auch hierbei wiederum die axiale Weichheit bei großer Steifheit in radialer Umfangsrichtung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt ein Drehgelenk in Kombination mit zwei parallelgeschalteten drehmomentbelasteten Mem branscheiben.

Fig. 2 zeigt ein Drehgelenk in Kombination mit nur einer drehmomentbelasteten von zwei parallel angeordneten Membranscheibe.

In Fig. 1 sind ein Wellenzapfen 1 und ein Wellenende 2 dargestellt, die über ein Drehgelenk 3 winkelbeweglich und drehfest miteinander verbunden sind. Das Drehgelenk ist als Schiebegelenk ausgebildet, das eine axiale Bewegung des Wellenzapfens 1 gegenüber dem Wellenende 2 zuläßt. Mit dem Wellenzapfen 1 ist die Kugelnabe 4 über eine Keilver zahnung 5 und ein Sicherungsring fest verbunden; das Wellenende 2 ist mittelbar über zwei Membranscheiben 7, 8 und einen Hülsenkörper 9 mit dem Gelenkaußenteil 10 des Gleichlaufdrehgelenks drehfest, jedoch axial nachgiebig verbunden. Die Membranscheibe 7 a ist innen einstückig an einen Bund 15 angeformt, während die Membranscheibe 8 innen durch Schweißverbindung mit einem Verlängerungs zapfen 16 des Wellenendes 2 verbunden ist.

Die Drehmomentübertragung im Gleichlaufdrehgelenk findet in üblicher Weise über Kugeln 11 statt, die von einem Kugelkäfig 12 bei Abwinkelung gesteuert werden. Die auf dem Wellenende 2 angeordneten Membranscheiben 7, 8 sind jeweils drehfet mit dem Wellenende 2 und dem Hülsenkörper 9 verbunden und mit etwa gleicher Wandstärke ausgeführt. Der Hülsenkörper 9 geht einstückig in das Gelenkaußenteil 10 über. Beide Membranscheiben 7, 8 sind von etwa gleicher Wandstärke und nehmen das zu übertragende Drehmoment etwa zu gleichen Teilen auf, während sie gegen axiale Verschie bungen des Wellenendes 2 gegenüber dem Gelenkaußenteil 10 relativ nachgiebig sind. Zum Wellenende 2 hin ist das Gleichlaufdrehgelenk 3 durch den Hülsenkörper 9 und die Membranscheibe 10 abgeschlossen, während der Innenraum des Drehgelenks mittels einer Blechhülse 13 und eines Falten balgs 14 nach außen abgedichtet wird.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein Wellenzapfen 1 und ein Wellenende 2 dargestellt, die über ein Drehgelenk 3 dreh fest und abwinkelbar miteinander verbunden sind. Wie zuvor beschrieben, ist hier eine Kugelnabe 4 über eine Keilverzah nung 5 und ein Sicherungsring 6 mit dem Wellenzapfen 1 fest verbunden, während das Wellenende 2 mittels zweier Membranscheiben 7, 8 und einer Hülse 9 mit dem Gelenkaußen teil 10 verbunden ist. Hierbei setzt sich der Hülsenkörper 9 aus einem massiven Ringkörper 17 und einem Blechmantel 18 zusammen, die beide miteinander koaxial verbaut sind. Der Ringteil 17 ist mittels Schrauben 19 mit dem Gelenk außenteil 10 fest verbunden; die Blechhülse 18 geht ein stückig in die Membranscheibe 7 b über, die sich radial am Zapfen 16 des Wellenendes 2 abstützt und axial mit dem Wellenende 2 verspannt ist. Die Hülse und die Membran scheibe 7 b sind jedoch nicht zur Übertragung von Dreh momenten vorgesehen.

Demgegenüber greift die Membranscheibe 8 b an ihrem äußeren Umfang formschlüssig in den Ringteil 17, beispielsweise mit einzelnen radialen Fingern zur drehfesten Verbindung ein und geht innen in eine Innenhülse 20 über, die über eine Keilverzahnung 21 drehfest und axial gesichert auf dem Zapfen 16 festgelegt ist. Das Ende der Innenhülse 20 dient hierbei zugleich der axialen inneren Einspannung der Mem branscheibe 7 b. Das gesamte Drehmoment wird über die Mem branscheibe 8 b übertragen, während die Aufnahme von Biege kräften sich auf beide Membranscheiben verteilt. Die Mem branscheiben sind gegenüber axialen Verschiebungen des Wellenzapfens 1 gegenüber dem Wellenende 2 nachgiebig, wo bei ein innerer Formkörper 22 zwischen den Membranscheiben den Verschiebeweg gegebenenfalls elastisch nachgiebig be grenzt. Auch in dieser Ausgestaltung ist die Abdichtung des Drehgelenks 3 zum Wellenende 2 hin durch die Hülse 9 und die Membranscheibe 8 b gesichert, während zur anderen Seite hin wiederum ein mit dem Bolzen festgelegtes Hülsen teil 13 und ein Faltenbalg 14, der weggebrochen darge stellt ist, der Abdichtung des Gelenkes dienen.

1 Wellenzapfen
2 Wellenende
3 Drehgelenk
4 Kugelnabe
5 Keilverzahnung
6 Sicherungsring
7 Membranscheibe
8 Membranscheibe
9 Hülsenkörper
10 Gelenkaußenteil
11 Kugel
12 Kugelkäfig
13 Blechhülse
14 Faltenbalg
15 Bund
16 Zapfen
17 Ringteil
18 Blechhülse
19 Bolzen
20 Innenhülse
21 Keilverzahnung
22 Formkörper

Claims

1. Drehgelenk mit zwei Gelenkhälften zur axial elastischen Verbindung zwischen zwei Wellenteilen, bei dem zumindest eine Gelenkhälfte zwei Elemente umfaßt, die längselastisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ringscheibenförmige Membranfedern (7, 8) senkrecht zur Drehachse mit axialem Abstand zuein ander mit ihren inneren Bereichen radial und axial fest am ersten Element (16) und mit ihren äußeren Bereichen radial und axial fest am zweiten Element (9) angebunden sind, wobei die beiden Membranfedern (7, 8) außen über eine biegesteife oder ausgesteifte Hülse (9, 18) und innen über eine biegesteife Welle (16) miteinander verbunden sind.

2. Drehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine der Membranfedern (8 b) innen und außen drehfest angelenkt ist, während sich die andere der Membranfedern (7 b) innen und/oder außen ausschließ lich radial und axial abstützt.

3. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranfedern (7, 8) in einer geschlossenen Fläche radiale oder teilkreisförmige Schlitze auf weisen.

4. Drehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranfedern (7, 8) speichenartig gekreuzte, bei Drehmomentübertragung durch Zugkräfte belastete Blechstreifen aufweisen.

5. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Membranfedern (7, 8) ein elastisches Element, insbesondere mit geringem axialen Spiel, an geordnet ist.

6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Membranfedern ein starres Anschlagelement (22) mit geringem axialen Abstand angeordnet ist.