DE3843320A1 - Drehelastische kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehelastische Wellenkupplung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Bekannte Kupplungen dieser Art weisen einander in Dreh­ richtung der beiden Kupplungsteile hintergreifende Anschlag­ elemente auf, zwischen die zur Herstellung der Drehelasti­ zität Gummipuffer eingesetzt sind. Diese Gummipuffer sind Vollgummiblöcke mit Abmessungen, die im Vergleich zu den Abmessungen der Kupplungen relativ klein sind, so daß sie von den gegeneinander verdrehbaren Anschlägen der Kupplungs­ teile zumindest im wesentlichen ausschließlich auf Druck und/oder Zug belastet werden.

Der Arbeitsbereich dieser Kupplungen ist durch nur sehr kleine Drehwinkel gekennzeichnet. Zudem sind solche Kupplungen in der Regel ausgesprochen laut, d. h. übertragen Schallwellen im Körperschluß praktisch ungehindert von einer auf die andere der beiden miteinander zu verbindenden Wellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dreh­ elastische Wellenkupplung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß mit weichem Kennlinien­ verlauf große Drehwinkel nutzbar werden, wobei gleich­ zeitig Eingangswelle und Ausgangswelle akustisch ent­ koppelt werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine drehelastische Wellen­ kupplung der eingangs genannten Art, die die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Das Wesen der Erfindung beruht also darauf, statt relativ kleinvolumigen Gummipuffern zur Herstellung der Dreh­ elastizität großvolumige Gummifederelemente zu verwenden, die in Käfigen oder Kammern eingesetzt sind, die in den Trägerblechen der Kupplung ausgebildet sind. Dabei wird durch entsprechendes Übermaß der Kammer der erforderliche Ausweichraum für die Gummifederelemente vorgesehen. Durch diese Maßnahmen kann eine hohe Gleichverteilung der Ver­ formungsspannung in den Gummifederelementen erzielt werden, die einerseits eine spürbare Vergrößerung des nutzbaren Drehwinkels einer solchen drehelastischen Kupplung bewirken, andererseits aber auch Ursache für eine bislang nicht er­ reichte Standzeit einer mit Gummifederelementen abgefederten drehelastischen Kupplung sind.

Die drehelastischen Federeigenschaften dieser Kupplung können wesentlich dadurch verbessert werden, daß das Gummifeder­ element in gleichmäßiger räumlicher Verteilung Hohlräume aufweist, die die Form regelmäßiger Polyeder oder Kugel­ gestalt haben und deren Querschnittsfläche größer als die Querschnittsfläche von Hohlkanälen ist, die eine Folge dieser Hohlräume mittig durchsetzen und sich zumindest im wesentlichen axial über die zumindest im wesentlichen gesamte Höhe des Gummifederelementes erstrecken. Die Hohlräume sind vorzugsweise nach Art einer kubisch innenzentrierten dichte­ sten Kugelpackung sich von radial innen nach radial außen in der Verteilungsdichte aufweitend angeordnet, und zwar vor­ zugsweise in axialer Richtung, bezogen auf die Kupplung bzw. das Gummifederelement, in mindestens vier, vorzugsweise min­ derens fünf Schichten übereinander.

Mit einer solche Hohlgummistruktur des Gummifederelementes werden nicht nur verbesserte weiche und breite Arbeits­ bereiche der Federkennlinie, sondern vor allem auch eine wesentlich verbesserte akustische Entkopplung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle erreicht.

Die drehelastische Wellenkupplung gemäß der Erfindung kann sowohl als Festkupplung als auch als Trennkupplung, auch als herkömmliche Trennkupplung mit Reibbelag, ausgebildet sein.

Im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen wird die Kupplung vor­ zugsweise sowohl als Trennkupplung zwischen Motor und Getriebe als auch als Festkupplung in der Antriebswelle verwendet.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in axialer Draufsicht eine geöffnete und teilweise geschnittene Wellen­ kupplung;

Fig. 2 einen Schnitt nach II-II in Fig. 1; und

Fig. 3 eine Sicht in Richtung III in Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte drehelastische Wellenkupplung be­ steht aus zwei Kupplungsteilen, nämlich dem Nabenteil 1, das drehfest mit einer hier nicht dargestellten ersten von zwei miteinander zu verbindenden Wellen verbunden ist, und einem Mitnehmerteil 4, das drehfest mit der anderen, hier ebenfalls nicht dargestellten Welle verbunden ist.

Zum Verbinden des Nabenteils 1 mit einer der beiden Wellen dient in an sich bekannter Weise ein Nut-Feder-Kranz 3. Gleitlagerelemente 2 sichern die Trägerbleche 5 (Fig. 2) auf dem Nabenteil 1.

Ein Belagträger 6 dient bei dem hier gezeigten Beispiel einer Trennkupplung dem Verbinden des Mitnehmerteils 4 mit der zweiten der beiden miteinander zu verbindenden Wellen.

Zwischen den beiden Trägerblechen 5 ist ein axial gesehen zylindrischer dosenförmiger Käfig 7 ausgebildet. In diesem Trägerblechkäfig 7 sind zwei identische Gummifederelemente 8 angeordnet, und zwar jeweils anliegend an Anschlagflächen 9, 10, 11, 12, die an speichenartig radial stehenden Anschlägen 13, 14 ausgebildet sind, die ihrerseits drehfest mit dem Mitnehmer­ teil 4 verbunden bzw. Bestandteil dieses Mitnehmerteils sind. Die Anschläge 14 weisen in der Radialebene jeweils Aus­ schnitte 15 auf, durch die hindurch ebenfalls sich radial speichenartig erstreckende Mitnehmerarme 16, 17 drehbar sind, die drehfester Bestandteil des Nabenteils 1 sind.

Die mit Stahlplatten 18 verstärkten axialen Anschlagflächen 19 tragen in Umfangsrichtung vorspringende Noppen 20, mit denen die Gummifederelemente 8 lose an den Anschlagflächen der Mitnehmer 16, 17 anliegen.

Das Gummifederelement 18 besteht aus einem Vollgummiblock, der mit einer Anzahl von Hohlkanälen 21 durchsetzt ist, die sich parallel zueinander in axialer Richtung durch die gesamte axiale Höhe des Federelementes hindurchziehen und kugelförmige Hohlräume durchsetzen, die in dem Gummifeder­ block ausgebildet sind und deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Hohlkanäle 21 ist. Aus Gründen der klareren Darstellung sind diese Hohlräume in den Figuren nicht separat dargestellt.

Die Innenflächen des Trägerblechkäfigs 7 und die Außenflächen der Gummifederelemente 8 sind teflonisiert, um die Reibung zwischen den Käfigwänden und den Oberflächen der Gummifeder­ elemente zu vermindern.

Die Konturen der Käfigwände sind in radialer Richtung gegen­ über den Außenkonturen der Gummifederelemente so weit über­ dimensioniert, daß diese mit Spiel, d. h. unter Freilassen eines Ringraumes 22, in den Käfigen liegen. Dadurch kann insbesondere im Anfangsbereich des Arbeitsbereiches der Federkennlinie dieser Gummifederelemente ein besonders weicher Kennlinienverlauf erzielt werden.

Da es bei zahlreichen Anwendungen wünschenswert ist, die Gummifeder, die die Drehelastizität der Kupplung vermitteln, nicht bis an ihre Leistungsgrenzen zu belasten, ist in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Weise am Mitnehmer 16 des Nabenteils 1 ein axial vorspringender Anschlagzapfen 23 aus­ gebildet, der in eine verdrehwinkelbegrenzende Nut 24 ein­ greift, die in zumindest einem der Trägerbleche 5 ausgebildet, hier durch Tiefziehen ausgebildet, ist.

Claims (11)

1. Drehelastische Wellenkupplung bestehend aus zwei Kupplungsteilen, nämlich einem Nabenteil mit Mitteln zum drehfesten Anschluß an eine von zwei miteinander zu verbindenden Wellen und einem Mitnehmerteil, das seinerseits im wesentlichen aus zwei Trägerblechen besteht, die Mittel zum Anschluß an die zweite der beiden miteinander zu verbindenden Wellen aufweisen und zwischen mindestens einem Mitnehmer oder Anschlag jeder der beiden Kupplungsteile mindestens ein Gummifederelement eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummifederelement die Form einer kreiszylindrischen Scheibe oder eines kreiszylindrischen Ringes oder Ringsegments aufweist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummifederelement in gleichmäßiger räumlicher Verteilung Hohlräume aufweist, die die Form regelmäßiger Polyeder oder Kugelgestalt haben und deren Querschnittsfläche größer als die Querschnittsfläche von Hohlkanälen ist, die eine Folge dieser Hohlräume mittig durchsetzen und sich zumindest im wesentlichen axial über zumindest im wesentlichen die gesamte Höhe des Gummifederelementes erstrecken.

3. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabelteil mindestens einen block- oder scheibenförmigen, sich speicherartig radial in eine der Trägerblechkäfige hinein erstreckenden Mitnehmer trägt, der mit einer von zwei axialen Anschlagflächen oder Lastaufnahmeflächen des Gummifederelementes zusammenwirken kann, während das Mitnehmerteil einen ebenfalls radial stehenden speichenartigen Anschlag trägt, der mit der jeweils zweiten axialen Anschlagfläche des Gummifederelementes zusammenwirken kann.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag des Mitnehmerteils in der Radialebene so ausgeschnitten ist, daß der Mitnehmer des Nabenteils durch den Anschlag des Mitnehmerteils hindurchdrehbar ist, während die Anschlagflächen des Gummifederelementes abgestützt bleiben.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen des Gummifederelementes mit lastaufnehmenden Versteifungsteilen verstärkt sind.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen des Trägerblechkäfigs und die Außenflächen des Gummifederelementes komplementär zueinander sind.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Begrenzungsflächen des Gummifederelementes und des Käfigs einander mit einem Spiel, insbesondere mit einem Spiel von einigen Millimetern, gegenüberliegen.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wandflächen des Gummifederelementes und des Käfigs an sich bekannte Mittel zur Verminderung der Reibung vorgesehen sind.

9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer des Nabenteils ein axial vorspringendes stiftartiges Anschlagelement trägt, das in eine Nut eingreift, die in zumindest einem der beiden Trägerbleche mit einem begrenzten Bogenwinkel ausgebildet ist.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen des Gummifederelementes zumindest im Angriffsbereich des Mitnehmers des Nabenteils in Umfangsrichtung vorspringende leicht verformbare Rippen oder Noppen tragen.

11. Verwendung der Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Trennkupplung im Kraftfahrzeugbau.