DE3702800A1

DE3702800A1 - Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE3702800A1
Application number: DE19873702800
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dipl Ing John; Hans Heinrich Dipl In Welschof
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-18
Also published as: DE3702800C2; IT8806910V0

Description

Gleichlaufdrehgelenke werden im Antriebsstrang von Kraft fahrzeugen hauptsächlich in Seitenwellen oder auch in Längswellen eingesetzt, die die antreibende Verbindung zwischen Motor-Getriebe-Einheit und angetriebener Vor der- oder Hinterachse darstellen. In derartigen Antriebssträngen findet eine Übertragung von Längs schwingungen statt, die von der Motor-Getriebe-Einheit herrühren und über die Seitenwellen- bzw. Längswellen lagerung auf den Fahrzeugaufbau übertragen werden, wobei dort verstärkt Vibrationen und damit Geräusche verursacht werden.

Eine Reduzierung oder Abkopplung dieser Schwingungen ist durch leichtgängige Verschiebegelenke teilweise möglich, die insbesondere bei geringeren Frequenzen eine Geräusch minderung bewirkt. Bei höheren Frequenzen ist diese Ent kopplung innerhalb des Antriebstranges nur unvollständig gegeben, so daß der Fahrzeugaufbau zu Schwingungen an geregt wird. Unter Last erhöht sich der Widerstand in den Gleichlaufgelenken gegenüber einer axialen Verschiebung, so daß sich der Antriebsstrang axial versteift und die Abkopplung der Schwingungen in den Verschiebegelenken unvollkommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gleichlaufdreh gelenke vorzuschlagen, die in schwingungstechnischer Hin sicht eine Entkopplung von Axialschwingungen ermöglichen, wobei dies insbesondere unabhängig vom Gelenktyp darstell bar sein soll.

Eine erfindungsgemäße Lösung ist durch ein Gleichlaufge lenk gegeben, das eine membranartige Scheibe aufweist, die eine längselastische Verbindung zwischen einem ringför migen Gelenkteil und einem daran angesetzten Gelenkzapfen darstellt. Eine gleichwertige Lösung wird durch ein Gleichlaufgelenk vermittelt, das eine durchbrochene längselastische Hülse umfaßt, die eine Verbindung zwischen einem ringförmigen Gelenkaußenteil und einem damit ver bundenen Gelenkzapfen darstellt.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein, in Längsrich tung elastisches Gelenkteil, vorzugsweise das Gelenk außenteil, vorgeschlagen, das bei hoher Drehmomentkapa zität axial weich ausgebildet ist und damit die axialen Schwingungen in günstiger Weise abkoppelt. Mit besonderen Maßnahmen kann dafür gesorgt werden, daß ein Ausknicken des elastischen Gelenkteils am Verbindungselement bei Drehmomentbelastung völlig unterbleibt.

Eine günstige Ausgestaltung der ersten der beiden gleich wertigen Lösungen geht dahin, daß die menbranartige Scheibe zwischen zwei steifen, mit dem Gelenkzapfen oder dem Gelenkaußenteil starr verbundenen Anschlagelementen liegt, die Axialanschläge bilden und Winkelbegrenzungen darstellen und somit einen zerstörungsfreien Betrieb sicherstellen. Als weitere Sicherung der flexiblen Scheibe können gegen übermäßige Axialbewegungen ebenso wie gegen übermäßige Torsionsbewegungen entsprechende Längs- und Drehanschläge vorgesehen sein.

Eine günstige Ausformung der membranartigen Scheibe ist durch ein einfaches kreisförmiges Blech mit insbesondere teilkreisförmigen oder radialen Schlitzen dargestellt, durch welche die möglichen axialen Längenänderungen im Gleichlaufgelenk bei relativ geringem Scheibendurchmesser vergrößert werden können.

Eine Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Konstruk tion kann darin bestehen, daß zwischen den starren An schlagselementen und der membranartigen Scheibe elastische Körper, insbesondere Gummi- oder Kunststoffelemente vorgesehen sind, die Schläge und Stöße aufnehmen und dämpfen. Die elastischen Körper sind weiterhin geeignet, die Dämpfungseigenschaft des erfindungsgemäßen Gleich laufgelenkes in besonderer Weise einzustellen.

Eine günstige konstruktive Ausgestaltung der zweiten der beiden gleichwertigen Lösungen mit einer längselastischen Hülse besteht darin, daß diese aus kreuzweise unter 45° zu den Mantellinien verlaufenden Stegen besteht, wobei aus einer zylindrischen Grundform quadratische oder rauten förmige Felder herausgenommen sind.

Eine weitere Ausbildung geht dahin, daß die längselasti sche Hülse mehrere Reihen von gegeneinander versetzten Umfangsschlitzen aufweist, die große Längenänderungen der Hülse zulassen.

Auch bei den vorstehend genannten Ausführungen können elastische Elemente aus Gummi oder Kunststoff zwischen den jeweils starren Teilen, d.h. dem Gelenkzapfen und dem Ge lenkaußenteil vorgesehen sein, in anderer Gestaltungsmög lichkeit kann derartiges Material auch zwischen den Stegen der Hülse eingebracht sein.

Durch mit geringem Abstand zueinander liegende Anschlag elemente am Gelenkaußenteil und am Gelenkzapfen ist ein Ausknicken des Gelenks im Bereich der membranartigen Scheibe wirksam zu verhindern. Die längselastische Hülse kann mit einem innerhalb der Hülse liegenden steifen An schlagelement versehen sein, das fest mit dem Gelenk innenteil oder dem Gelenkzapfen verbunden ist und mit geringem axialen und radialen Abstand gegenüber einem Anschlagelement am anderen Teil angeordnet ist. Auch hiermit ergibt sich eine Abstützung gegen ein Ausknicken, wodurch eine Zerstörung der elastischen Hülse vermieden wird.

Neben den hier genannten Innen- oder Außenhülsen können auch andere axial gegeneinander verschiebbare Führungs mittel, insbesondere in Form von Hülsen und Zapfen mit dem Gelenkaußenteil einerseits bzw. dem Gelenkzapfen anderer seits verbunden sein, um einen Schutz der membranartigen Scheibe oder der längselastischen Hülse gegen eine zerstörende Verformung durch Ausknicken sicherzustellen.

Zur leichtgängigen Lagerung des Zapfens in der Hülse sind Buchsen aus gleitfähigem Material oder Rollenführungen vorzusehen. Neben diesen Abstützmitteln können weiterhin Axialanschläge und Torsionsanschläge zwischen den jeweils starren Teilen vorgesehen sein, die Beschädigungen an der längselastischen Hülse oder der membranartigen Scheibe verhindern.

In günstiger Ausbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist zur Abdichtung des Gelenks eine mit dem Gelenkzapfen oder dem Gelenkaußenteil verbundene geschlossene Schutzvor richtung vorgesehen, die an das jeweils andere Teil unter Umschließung des längselastischen Elements axial anschließt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipbild eines erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenks,

Fig. 2 zeigt das Grundprinzip einer ersten Ausführungsart des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenks,

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Gelenks nach Fig. 2,

Fig. 4 zeigt eine membranartige Scheibe als Einzelteil,

Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführung des Gleichlaufdrehgelenks nach Fig. 2,

Fig. 6 zeigt das Grundprinzip einer zweiten Ausführungsart des erfindungsgemäßen Gleichlaufgelenks,

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Gelenks nach Fig. 6,

Fig. 8 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Gelenks nach Fig. 6,

Fig. 9 zeigt vier Ausführungsformen einer elastischen Hülse als Einzelteil,

Fig. 10 zeigt ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk mit einer besonderen Ausführung der Axialanschläge und der Biegeabstützung.

In Fig. 1 ist ein Gleichlaufdrehgelenk 1 dargestellt, dessen Gelenkinnenteil 2 in üblicher Weise über eine Keilverzahnung 3 und einen Sicherungsring 4 mit einer Steckwelle 5 verbunden ist, während das Gelenkaußenteil 6 über längselastische Federmittel 7 und eine Glocke 9 unter Einwirkung von hülsenförmigen Abstützmitteln 8 mit einem zweiten Wellenende 10 verbunden ist. Das Gleichlaufdreh gelenk umfaßt zur Drehmomentübertragung in bekannter Weise mit dem Gelenkinnenteil 2 und dem Gelenkaußenteil 6 in Eingriff befindliche Kugeln 11 sowie einen zu deren Steuerung bei Abwinklung dienenden Kugelkäfig 12.

In Fig. 2 ist ein Gleichlaufdrehgelenk wie in Fig. 1 aus Gelenkinnenteil 2 mit Steckwelle 5, Kugeln 11, Kugelkäfig 12 und Gelenkaußenteil 6 aufgebaut. Am Gelenkaußenteil 6 ist ein Hülsenansatz 13 fest angeordnet. Nach dem ersten grundlegenden Prinzip der Erfindung als längselastisches Federmittel eine membranartige Scheibe 14 vorgesehen, die außen mit der Ansatzhülse 13 und innen mit dem Wellenende 10 verschweißt ist.

In Fig. 3 ist bei einem Gleichlaufdrehgelenk 1 mit grundsätzlich gleichem Aufbau und gleicher Anordnung der Membranscheibe 14 wie in Fig. 2 zwischen Ansatzhülse 13 und Wellenende 10 am Wellenende zusätzlich eine radiale Scheibe 16 mit einer Außenhülse 15 angeordnet, die die Ansatzhülse 13 axial verschiebbar übergreift und das Gelenkaußenteil 6 gegenüber dem Wellenende 10 gegen Winkelbewegungen abstützt. Zur Abdichtung des Gelenkes ist eine Schutzkappe 17 vorgesehen, die die Außenhülse 15 umschließt und in eine Nut 18 so eingreift, daß Axialbe wegungen möglich sind.

In Fig. 4 ist die Membranscheibe 14 als Einzelteil in axialer Ansicht dargestellt, die eine zentrale Öffnung 19 zur Aufnahme des Wellenendes und auf verschiedenen Radien angeordnete umfangsverteilte teilkreisförmige Schlitze 20 zur Erhöhung der axialen Elastizität aufweist. Die das Drehmoment übertragende Scheibe kann auch sternförmig ge staltet sein oder aus radspeichenartig gekreuzt angeord neten Blechstreifen zusammengesetzt sein.

In Fig. 5 ist ein Gleichlaufdrehgelenk 1 gezeigt, das dem nach Fig. 3 weitgehend entspricht, bei dem aber ela stische Ringkörper 21 zwischen der einen Anschlag für die Axialbewegung bildenden Scheibe 16 und dem äußeren Bereich der Membranscheibe 14 bzw. zwischen 15 und 16 vorgesehen ist, der zur Vermeidung von Stößen und damit verbundenen Geräuschentwicklungen die axialen Bewegungen der Membran scheibe abfedert.

In Fig. 6 ist ein Gleichlaufdrehgelenk 1 im Teilschnitt dargestellt, wobei Teile des Gelenks von einer Schutzkappe 23, die in Ansicht erkennbar ist, verdeckt werden. Gemäß dem zweiten grundlegenden Prinzip der Erfindung nach dieser Ausgestaltung ist das Gelenkaußenteil 6 über einen längselastischen Hülsenkörper 22 mit der an dem zweiten Wellenende 10 angeordneten Glocke 9 verbunden. Zur Erhöhung der Längselastizität sind rautenförmige Öffnungen 24 in dem Hülsenkörper 22 vorgesehen. Der Hülsenkörper ist hiernach so steif auszubilden, daß Winkelbewegungen des Gelenkaußenteils 6 gegenüber dem Wellenende 10 vermieden werden bzw. nicht zu Beschädigungen des Hülsenkörpers 22 führen, der das volle Drehmoment übertragen muß.

In Fig. 7 ist ein grundsätzlich mit der Darstellung nach Fig. 6 übereinstimmendes Gleichlaufdrehgelenk 1 vollständig im Schnitt dargestellt, wobei außerhalb der längselastischen Hülse 22 eine Stützhülse 36 vorgesehen ist, die in eine Nut 25 am Gelenkaußenteil 6 eingreift und fest mit diesem verbunden ist und an ihrem anderen Ende die Glocke 9 eng, jedoch axial verschieblich umfaßt, so daß eine Abstützung gegen Winkelbewegungen zwischen dem Gelenkaußenteil 6 und dem Wellenende 10 hergestellt wird.

In Fig. 8 ist ein Gleichlaufdrehgelenk 1 in im wesent lichen gleicher Ausgestaltung wie in Fig. 7 dargestellt, jedoch ist hier anstelle der Stützhülse 36 ein innerer Hülsenansatz 13 vorgesehen, der mit seinem äußeren Ende gegenüber der Hülse 22 als Abstützmittel gegenüber Winkelbewegungen zwischen Gelenkaußenteil 6 und Wellenende dient, während er stirnseitig gegenüber der Glocke 9 einen Anschlag für die axialen Längenänderungen der Hülse 22 bildet.

Fig. 9 zeigt 4 verschiedene Ausführungsformen von längs elastischen Hülsen 22 als Einzelheit, wobei die Öffnungen 24 zur Erhöhung zur Längselastizität als Quadrate (a), als Rauten (b), als gegeneinander versetzte Längsschlitze (c) und als mit elastischen Einsätzen 26, z. B. aus gummi elastischem Material ausgefüllte, gegeneinander versetzte Schlitze 24 (d) ausgebildet sind.

Fig. 10 zeigt ein Gleichlaufdrehgelenk 1 in einer ähn lichen Ausführung wie nach den Fig. 6 und 8, wobei im Anschluß an die Schutzkappe 23 noch ein das Gelenk ab dichtender Faltenbalg 27 dargestellt ist. Die drehmoment übertragende Glocke 9 und das Wellenende 10 sind in abgewandelter Ausgestaltung mit einer Axialbohrung 28 versehen, in die ein mit einer innerhalb der Glocke 9 liegende Innenglocke 29 verbundener Schaft 30 eingesetzt ist. Die Glocke 29 ist formschlüssig mit dem Ge lenkaußenteil 6 bzw. einer Ansatzhülse 13 mittels eines Sicherungsringes 31 verbunden, wobei die Festlegung axial und gegen Winkelbewegungen wirkt, während geringe Dreh bewegungen und Radialbewegungen nicht ausgeschlossen sind.

Der mit der Glocke 29 verbundene Schaft 30 ist in der Bohrung 28 begrenzt axial verschiebbar, wobei ein axialer Anschlag durch einen die Welle 10 durchsetzenden Stift 32 dargestellt wird, der eine Querbohrung 33 in Schaft 30, insbesondere ein Langloch mit Spiel in axialer Richtung gezogen auf den Schaft 30 durchsetzt. Zur Reduzierung der Reibung gegenüber der axialen Verschiebung des Schaftes 30 in der Bohrung 28 sind zwei Gleitbuchsen 34, 35 vorgesehen. Bei geringem Widerstand gegen axiale Verschiebungen sind hierdurch nennenswerte Winkelbewegungen zwischen dem Gelenkaußenteil 6 und dem Wellenende 10 ausgeschlossen, die vollständig von der Konstruktion aus Innenglocke 29 und Schaft 30 aufgenommen werden. Eine Begrenzung gegen axiale Verschiebungen der Wellenenden 5 und 10 ergibt sich zum einen durch Anlegen des Stiftes (32) an das Langloch (33) und zum anderen durch den stirnseitigen Anschlag zwischen der Ansatzhülse (13) und der Glocke (9).

Bezugszeichenliste: 1 Gleichlaufdrehgelenk
2 Gelenkinnenteil
3 Keilverzahnung
4 Sicherungsring
5 Steckwelle
6 Gelenkaußenteil
7 Federmittel
8 Abstützmittel
9 Glocke
10 Wellende
11 Kugeln
12 Kugelkäfig
13 Ansatzhülse
14 Membranscheibe
15 Außenhülse
16 Scheibe
17 Schutzkappe
18 Nut
19 Öffnung
20 Schlitz
21 Ringkörper
22 Hülsenkörper (el.)
23 Schutzkappe
24 Öffnung
25 Ringnut
26 Gummielement
27 Faltenbalg
28 Bohrung
29 Innenglocke
30 Schaft
31 Sicherungsring
32 Querstift
33 Langloch
34 Lagerbuchse
35 Lagerbuchse
36 Stützhülse

Claims

1. Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere für den Antriebs strang von Kraftfahrzeugen, mit einer drehfesten längselastischen Verbindung zwischen den gegeneinander abwinkelbaren Gelenkteilen, gekennzeichnet durch zumindest eine membranartige Scheibe (14) als längselastisches Verbindungselement zwischen einem ringförmigen Gelenkteil (6) und einem damit verbundenen Gelenkzapfen (10).

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die membranartige Scheibe (14) zwischen zwei steifen, mit dem Gelenkzapfen (10) oder dem Gelenkaußenteil (6) starr verbundenen Anschlagele menten (13, 16) eingefaßt ist.

3. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die membranartige Scheibe (14) Durchbrechungen in Form von teilkreisförmigen Schlitzen (20) aufweist.

4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die membranartige Scheibe (14) Durchbrechungen in Form radialer Schlitze aufweist.

5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Elemente (21), insbesondere aus Gummi oder Kunststoff, zwischen der membranartigen Scheibe (14) und den starren Anschlagelementen (16) liegen.

6. Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere für den Antriebs strang von Kraftfahrzeugen, mit einer drehfesten längselastischen Verbindung zwischen den gegeneinander abwinkelbaren Gelenkteilen, gekennzeichnet durch eine durchbrochene Hülse (22) als längselastisches Verbindungselement zwischen einem ringförmigen Gelenkteil (6) und einem damit verbun denen Gelenkzapfen (10).

7. Gelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die längselastische Hülse (22) von einer fest mit dem Gelenkzapfen (10) oder dem Gelenkaußenteil (6) verbundenen steifen Außenhülse (36) axial verschieblich gegen Winkelbewegungen abgestützt ist.

8. Gelenk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die längselastische Hülse (22) von einer fest mit dem Gelenkzapfen (10) oder dem Gelenkaußenteil (6) verbundenen steifen Innenhülse (13) axial verschieb lich gegen Winkelbewegungen abgestützt ist.

9. Gelenk nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die längselastische Hülse (22) aus unter etwa 45° zu ihren Mantellinien verlaufenden Stegen mit dazwischen gebildeten rautenförmigen Ausnehmungen (24 a) besteht.

10. Gelenk nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die längselastische Hülse (22) mehrere Reihen von gegeneinander versetzten Umfangsschlitzen (24 c, d) auf weist.

11. Gelenk nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Elemente (21, 26) zwischen dem Gelenkaußenteil (6) und dem Wellenzapfen (10) oder innerhalb der längselastischen Hülse (22) insbesondere in den Ausnehmungen oder Schlitzen (24) vorgesehen sind.

12. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß gegeneinander axial verschiebbare Abstützmittel gegen Winkelbewegungen, mit dem Gelenkaußenteil (6) einerseits und dem Gelenkzapfen (10) andererseits verbunden sind.

13. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß gegeneinander axial verschiebliche, die Axial bewegung begrenzende Anschlagmittel vorgesehen sind, die einerseits mit dem Gelenkaußenteil (6) und andererseits mit den Gelenkzapfen (10) verbunden sind.

14. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem zentralen Schaft (30) fest verbundene Innenglocke (29) zugleich als Abstützung gegen Biegebewegung und als Anschlag gegen Axialverschiebungen dient, wobei die Glocke (29) mit dem Gelenkaußenteil (6) axial fest und winkelge treu verbunden ist und der Schaft (30) axial verschiebbar, insbesondere wegbegrenzt, in dem Wellenende (10) aufgenommen ist.

15. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die der Abstützung dienende Innenglocke (29) des Schaftes (30) axial fest und winkelgetreu jedoch radial beweglich im Gelenkaußenteil (6) zum Ausgleich von herstellungsbedingten Schlagfehlern eingesetzt ist.