DE4033594C1

DE4033594C1 -

Info

Publication number: DE4033594C1
Application number: DE4033594A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 5200 Siegburg De Hoffmann; Karl-Heinz Dipl.-Ing. 5248 Wissen De Mueller
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline SA
Priority date: 1990-10-23
Filing date: 1990-10-23
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2010-10-24
Also published as: JPH0742988B2; FR2668224B1; JPH04321818A; US5295912A; FR2668224A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung mit einem elastischen Ringkörper aus einem Faserverbundwerk stoff und zumindest einem Anschlußelement zur Verbindung mit einer anzuschließenden Welle, das mit dem Ringkörper über den Umfang mehrfach verbunden ist, sowie Verfahren zu deren Herstellung.

Zur Verbindung derartiger Wellenkupplungen werden bisher die Flansche durch Schraubverbindungen mit der elastischen Gelenkscheibe verbunden. Dies erfordert einen relativ hohen Montage- und Materialaufwand. Aus der DE 30 41 064 A1 ist ein elastischer Ringkörper aus einem Faserverbund werkstoff bekannt, in den einzelne Anschlußelemente in Form von Schrauben bei der Herstellung eingeformt sind. Der Ringkörper ist dabei aus sogenanntem Prepregs herge stellt und hat torusähnliche Form, wobei die Schrauben an beiden Stirnseiten nach außen vorstehen. Hieran können dann Anschlußelemente nach Art von Flanschen zur Verbin dung mit einer Welle in bekannter Weise angeschraubt wer den. Die Herstellung des Ringkörpers über einem auszu schmelzenden Kern ist kompliziert. Eine Montageverein fachung gegenüber der Herstellung einer üblichen Flansch verschraubung ist nicht zu erkennen.

Aus der US 39 01 047 ist ein elastischer Schwingungs dämpfer bekannt, bei dem gegeneinander gerichtete An schlußflansche über einen elastischen Ringkörper miteinan der verbunden sind. Der Ringkörper besteht hierbei aus gummielastischen Material, das von einem Anschlußelement außen umfassend gehalten wird. Eine drehsichere Verbindung zwischen Ringkörper und Anschlußelement erscheint hierbei nur in solchen Ausführungen sichergestellt, bei denen zusätzliche Verbindungsmittel beide Elemente durchdringen, die in Form von Durchgangshülsen für Schrauben zugleich der Befestigung anschließender Wellen oder dergleichen dienen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elastische Wellenkupplung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine einfache, material- und kostengünstige Verbin dung zwischen dem Flansch und dem Ringkörper aufweist, die hoher Drehmomentbelastung standhält.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß das zumindest eine Anschlußelement einstückig ist und mehrere Flanscharme aufweist und der elastische Ringkörper eine polygonförmige Gelenkscheibe ist, die in die Flanscharme des Anschlußele ments so eingeformt ist, daß diese die Verbindungsbereiche der Gelenkscheibe jeweils ganz umschließen. Durch diese Maßnahmen wird eine elastische Wellenkupplung geschaffen, bei der die elastische Kupplungs- bzw. Verbindungsscheibe und wenigstens ein Anschlußelement mit den notwendigen Anschlußmitteln zur Verbindung mit einer Welle in einem Arbeitsgang als Verbundteil zusammengefügt sind.

Derartige elastische Gelenkscheiben sind als solche in ähnlicher Form bereits aus der DE 37 25 957 C1 bekannt. Solche Gelenkscheiben werden beispielsweise aus soge nannten Prepregs hergestellt und stellen ein Konstruk tionselement dar, das hohe Drehmomente übertragen kann, dabei jedoch gegen Axialverschiebungen und Winkeländerun gen der Achsen sehr flexibel ist. Üblicherweise haben derartige Gelenkscheiben einen polygonförmigen Verlauf, wobei an Ecken verstärkte Anbindungsbereiche insbesondere zur Aufnahme von Durchgangsbohrungen vorgesehen sind, während die verbindenden Stegbereiche elastischer sind und rechtwinklig zu ihrer Längsachse begrenzt sind, so daß eine möglichst ungestörte Verformbarkeit erreicht wird.

Je nach Belastungsfall können die Fasern in der Gelenk scheibe variabel angeordnet werden, wobei in der Regel in der mittleren Ebene eine Längsausrichtung in Stegrichtung vorgesehen ist und in den äußeren Schichten ggfs. die Faseranordnung winklig und überkreuz in Bezug zur Längs achse der Stege verläuft.

Mit dem Gegenstand nach der vorliegenden Erfindung ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Anbindung an das An schlußelement durch das entsprechende Einformen zu verein fachen, wobei die Beweglichkeit der Stege durch die Aus formung der Flanscharme in keiner Weise behindert wird. Bevorzugt ist es hierbei, wenn die genannten Flanscharme die Verbindungsbereiche der Gelenkscheibe jeweils ganz umschließen. Um Schwachstellen zu vermeiden, von denen aus Anrisse in der Umschließung der Gelenkscheibe durch die Flanschfinger entstehen könnten, ist vorgesehen, ergänzen de, sich insbesondere nach innen verbreitende Axialstege innerhalb der Gelenkscheibe an den Flanscharmen anzufor men. Diese können noch durch einander verbindende Ra dial- oder Umfangsrippen ausgesteift werden. Ein ver besserter Formschluß kann insbesondere dadurch hergestellt werden, daß die an Gelenkscheiben bekannter Bauart vorhan denen Befestigungslöcher beibehalten werden und beim Ver binden von Materialstopfen der Flanscharme ausgefüllt werden. Ein ebenfalls verbesserter Formschluß ergibt sich, wenn in die vorhandenen Befestigungslöcher überstehende Bolzen eingepreßt oder eingeschraubt werden, die dann vom Material der Flanscharme umschlossen werden. Hierdurch entsteht eine insbesondere auch unter Drehmoment hochbe lastbare Verbindung.

Verbesserte Belastungsverhältnisse in der Gelenkscheibe werden infolge von Überlagerung von Zug- und Biegekräften dann erreicht, wenn die Befestigungslöcher bezogen auf die Längsmittellinien der Stegbereiche radial nach innen ver setzt sind.

Als Material für das Anschlußelement kommt jedes geeignete spritzbare, formbare oder knetbare Material in Betracht. In erster Linie wird es sich hierbei um Kunststoffe, ggfs. auch mit Kurzfaseranteilen handeln, die als Thermoplaste im Spritzgießverfahren verarbeitet werden. Es ist jedoch auch ein Sintern von Granulaten möglich, bei dem die vor gefertigte Gelenkscheibe in eine entsprechende Form einge legt und vom fertigzuformenden Anschlußelement dann einge schlossen wird. Ein derart gesintertes Anschlußelement kann auch metallische Anteile haben oder ganzmetallisch sein, wenn der Werkstoff der Gelenkscheibe ein derartiges Verfahren zuläßt.

In bevorzugter Ausführung wird die Gelenkscheibe als hexa gonaler Ring ausgeführt werden, an dem drei um jeweils 120° versetzte Flanscharme angreifen, wobei das Anschluß element darüber hinaus in der Regel einen Rohrstutzen aufweist, der mit einer anschließenden Welle in Preß- oder Klebeverbindung verbunden werden kann.

Es werden im Nornalfall drei Befestigungsstellen umfangs versetzt zu den Flanscharme freibleiben, die mit einem zweiten Anschlußelement ähnlicher Konfiguration ver schraubt werden können.

Falls die elastische Wellenkupplung nicht gleichzeitig als lösbare Trennstelle benötigt wird, ist es in vorteilhafter Weise möglich, daß der elastischen Gelenkscheibe beidsei tig ein angeformtes Anschlußelement mit zueinander um fangsversetzten Flanscharmen zugeordnet ist.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 die Axialansicht einer elastischen Wellenkupplung, bei der die elastische Gelenkscheibe und Flansch arme eines Anschlußelementes als Verbundteil aus gebildet sind, in einer ersten Ausführung,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine elastische Wellen kupplung nach der Fig. 1,

Fig. 3 die Axialansicht einer elastischen Wellenkupplung, bei der die elastische Gelenkscheibe und Flansch arme eines Anschlußelementes als Verbundteil aus gebildet sind, in einer zweiten Ausführung,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine elastische Wellen kupplung nach der Fig. 3.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte elastische Wellen kupplung besteht im wesentlichen aus einem Anschlußelement 10 aus form- oder gießbaren Material und aus einer sechs eckigen elastischen Gelenkscheibe 11, die aus faserver stärktem Kunststoff hergestellt ist. An ihren Ecken weist die elastische Gelenkscheibe 11 in ihrer Dicke verstärkte Anschlußbereiche 16 auf, durch die axiale Anschlußmittel bohrungen 14 verlaufen. An ihren geraden Seiten weist die elastische Gelenkscheibe 11 dünne Stegbereiche 17 auf, in denen eine elastische Verformung möglich ist.

Um jeweils 120° versetzt sind dreien der verdickten An schlußbereiche 16 Flanscharme 12 zugeordnet. Im Bereich der Flanscharme 12 ist die elastische Gelenkscheibe 11 als Verbundteil eingegossen. Zur Verstärkung der Umschließung sind innen an den Flanscharmen 12 jeweils sich nach innen verbreiternde Axialstege 18 angeformt. Ausnehmungen 19 jeweils zwischen zwei Flanscharmen 12 schaffen Raum für Befestigungsmittel an den freien Anschlußmittelbohrungen 14. Mit den Flanscharmen 12 ist ein sich axial erstrecken der Rohstutzen 13 einstückig verbunden, der zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Hohlwelle, beispielsweise einer Antriebswelle, vorgesehen ist.

Im Bereich der Flanschfinger 12 nehmen die Anschlußmittel bohrungen der elastischen Gelenkscheibe 11 formschlüssige Materialstopfen 15 auf, die aus dem Werkstoff des An schlußelements 10 gebildet sind.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte elastische Wellen kupplung weist im wesentlichen die gleichen Einzelheiten wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellten auf, wobei entsprechende Einzelheiten mit um 100 erhöhten Bezugs ziffern bezeichnet sind.

Abweichend davon sind die Axialstege 118 hier durch einen Ringsteg 120 und Radialstege 121 untereinander verbunden und danit ausgesteift. In die in den Flanscharmen 112 vergossenen Anschlußbereiche 116 sind Stahlbolzen 122 eingesetzt, die einen verbesserten Formschluß sicher stellen.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer derartigen ela stischen Wellenkupplung ist es vorgesehen, die elastische Gelenkscheibe 11, 111 in ein Formwerkzeug so einzulegen, daß das aus einem spritz- oder formbaren Werkstoff be stehende Anschlußelement 10, 110 mit seinen Flanschfingern 12, 112 um drei der jeweils um 120° gegeneinander ver setzten Anschlußbereiche 16, 116 gegossen bzw. gepreßt werden kann. Eine derartige Verbindung zwischen der ela stischen Gelenkscheibe 11, 111 und dem Anschlußelement 10, 110 ist vollkommen spielfrei und es treten äußerst geringe Unwuchtprobleme auf.

Bezugszeichenliste

10 Anschlußelement
11 Gelenkscheibe
12 Flanscharm
13 Rohrstutzen
14 Bohrung
15 Verbindungszapfen
16 Anschlußbereich
17 Stegbereich
18 Axialsteg
19 Ausnehmung
110 Anschlußelement
111 Kupplungsscheibe
112 Flanscharm
113 Rohrstutzen
114 Bohrung
115 -
116 Anschlußbereich
117 Stegbereich
118 Axialsteg
119 Ausnehmung
120 Ringsteg
121 Radialsteg
122 Bolzen

Claims

1. Elastische Wellenkupplung mit einem elastischen Ring körper aus einem Faserverbundwerkstoff und zumindest einem Anschlußelement zur Verbindung mit einer anzu schließenden Welle, das mit dem Ringkörper über den Umfang mehrfach verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Anschlußelement einstückig ist und mehrere Flanscharme (12) aufweist und der ela stische Ringkörper eine polygonförmige Gelenkscheibe (11) ist, die in die Flanscharme (12) des Anschlußele ments (10) so eingeformt ist, daß diese die Verbin dungsbereiche der Gelenkscheibe (11) jeweils ganz umschließen.

2. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Gelenkscheibe (11) mit einer Viel zahl von Anschlußmittelbohrungen (14) versehen ist, von denen zumindest ein Teil für formschlüssige Ver bindungen mit den Flanscharmen (12) vorgesehen sind.

3. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Bolzen (122) in die Anschlußmittelbohrungen (14) eingesetzt sind, die an der formschlüssigen Verbindung mit den Flanscharmen (12) beteiligt sind.

4. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Materialstopfen (15) der Flanscharme die form schlüssige Verbindung mit den Anschlußmittelbohrungen (14) bilden.

5. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der elastischen Gelenkscheibe (11) im Umfangs sinn abwechselnd formschlüssige Verbindungen mit den Flanscharmen bildende (12) und freie Anschlußmittel bohrungen (14) vorgesehen sind.

6. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elastischen Gelenkscheibe (11) beidseitig je ein Anschlußelement (13) zugeordnet ist, deren Flanscharme im Umfangssinn gegeneinander versetzt sind.

7. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Umfang der elastischen Gelenkscheibe (11) jeweils drei Flanscharme (12) um jeweils 120° gegen einander versetzt an einem Anschlußelement vorgesehen sind.

8. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (13) aus einem spritz- oder formbaren Kunststoff oder Metall besteht.

9. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkscheibe (11) polygonförmig ist und die Verbindung mit den Flanscharmen (12) an den Eckpunkten erfolgt.

10. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Stege der Gelenkscheibe (11) von den die Eckpunkte umschließenden Flanscharmen (12) senk recht zu ihrer Längsrichtung begrenzt werden.

11. Elastische Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanscharme (12) radial innerhalb der ela stischen Gelenkscheibe (11) durch - sich insbesondere nach innen verbreiternde - die Umschließung der Ge lenkscheibe (11) verstärkende Axialstege (18) ergänzt wird.

12. Elastische Wellenkupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialstege (18) untereinander - insbesondere durch eine Kreisrippe (120) und/oder durch Radial rippen (121) - zur Verstärkung verbunden sind.

13. Verfahren zur Herstellung einer elastischen Wellen kupplung, bestehend aus einer elastischen Gelenkschei be und einem aus einem Kunststoff gefertigten Flansch, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkscheibe (11) als Einlegeteil in ein Spritzwerkzeug eingelegt und mit Material für das Anschlußteil (10) mit Flanscharmen (12) direkt um spritzt wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer elastischen Wellen kupplung, bestehend aus einer elastischen Gelenkschei be und einem aus einem Kunststoff gefertigten Flansch, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkscheibe (11) als Einlegeteil in ein Formwerkzeug eingelegt und mit Material für das An schlußteil (10) mit Flanscharmen (12) umformt wird.