DE69302307T2

DE69302307T2 - Kupplung aus einem Stück

Info

Publication number: DE69302307T2
Application number: DE69302307T
Authority: DE
Inventors: Laurent Fevre
Original assignee: Nacam SA
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering Vendome SAS
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1993-03-01
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2013-03-02
Also published as: US5362170A; BR9300743A; ES2042479T1; FR2688277A1; AU3394693A; EP0559542A1; AU661441B2; EP0559542B1; DE69302307D1; JPH0610959A; FR2688277B1; DE559542T1; ES2042479T3

Description

Die Erfindung betrifft einstückige Kupplungen, die zum einen mit einem Momentenübertragungsorgan und zum anderen mit einem Aufnahmeorgan verbunden sind. Insbesondere betrifft sie Kupplungen, die aus einer Blechscheibe oder einem Rohrstummel in der Art eines Kardangelenks hergestellt sind.
Einstückige Kupplungen nach der Art eines Kardangelenks, die aus einem einzigen Blechelement hergestellt sind, sind bekannt (französisches Patent 1 515 051).
Das französische Patent 2 458 002 im Namen der Anmelderin bezieht sich auf ein Kardangelenk, das aus einer Blechscheibe hergestellt ist. Es besitzt ein offenes Mittelteil mit verstärkten Öffnungen für den Durchgang seiner Befestigungseinrichtung. Dieser Kupplungstyp erlaubt es nicht, die verhältnismäßig bedeutenden Belastungen zu absorbieren, die sich in bestimmten Anwendungen manifestieren können.
Aus dem französischen Patent 2 448 068 ist ein dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 entsprechender Stand der Technik bekannt, wonach ein Kardangelenk durch Stanzen und Kaltformen einer Blechscheibe hergestellt ist und einen Klemmbacken aufweist, der durch zwei an einen gespaltenen Mittelteil befestigte Schenkel gekennzeichnet ist. Gemäß diesem Dokument hat dieses Spatmittelelement zwei Längsränder, die exakt gegenüberliegen müssen, so daß ihre Profile ersichtlich einander durchdringen können, um Einwirkungen zu begegnen, die zur Deformation des Mittelelements führen können. Ist das Mitteleement relativ gedrungen, führt die Notwendigkeit von sich stirnseitig einander gegenüberliegenden Längsrändern zur weiteren Notwendigkeit von spezifischen Darstellungsmitteln mit einer delikaten Realisierung und einem ungewissen Qualitätsniveau. Diese Realisierungsschwierigkeiten bringen eine Erhöhung des Selbstkostenpreises und ein Qualitätsniveau mit sich, das nicht konstant ist. Dies ist insbesondere in der Fertigung großer Serien in der Autoindustrie unerwünscht.
Die Aufgabe der in den beiliegenden Ansprüchen definierten Erfindung besteht in der Vermeidung der oben genannten Nachteile und darin, eine einstückige Kupplung vorzuschlagen, erhältlich aus einem Blech insbesondere in Form einer Scheibe oder eines Rohrstummels, verbunden zum einen mit einem Momentenübertragungsorgan und zum anderen mit einem Aufnahmeorgan. Die Kupplung besitzt ein gespaltenes Element, dessen beide Längsränder derart angeordnet sind, daß sie auf diese Kupplung wirkende Deformationskräfte absorbieren. Dabei ergeben sich eine besonders leichte Realisierung mit einem konstanten Qualitätsniveau und eine richtige Widerstandskraft gegen auf diese Kupplung wirkende Deformationskräfte, sei diese Kupplung relativ gedrungen oder in der axialen Richtung relativ lang aufgrund unterschiedlicher Bauweisen, in welchen diese Kupplung verwendet wird.
Gemäß einer Ausführungsart der Erfindung wird die einstückige Kupplung aus einem Blech insbesondere in Form einer Scheibe oder eines Rohrstummels erhalten und ist zum einen mit einem Momentenübertragungsorgan und zum anderen mit einem Aufnahmeorgan verbunden. Diese Kupplung besteht in der axialen Richtung aus drei Zonen: eine Zone zur Verbindung mit dem Momentenübertragungsorgan, eine Zwischenzone und eine Zone zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan. Die Zone zur Verbindung mit dem Momentenübertragungsorgan ist aus einem axial gespaltenen Element gebildet, das am Momentenübertragungsorgan durch ein Befestigungssystem angebracht ist. Die Zwischenzone ist derart gespalten, daß sie zwei Zangenbacken aufweist. Diese beiden Zangenbacken haben jeweils einen Längsrand mit komplementären Profilen, die durch ersichtliches ineinanderfügen so zusammenwirken, daß die zur Deformierung der Kupplung neigenden Belastungen absorbiert werden. Das Ineinanderfügen vollzieht sich durch das Durchdringen des einen Randes durch den anderen und umgekehrt. Der Winkel der beiden Zangenbacken zueinander ist so bestimmt, daß diese Durchdringung so realisiert werden kann, daß ein korrektes Ineinanderfügen gewährleistet ist. Die Zone zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan wird wenigstens mit einem Verbindungs- oder Befestigungsschenkel gebildet.
Mit Vorteil besitzt die Zwischenzone einen Abschnitt mit im wesentlichen runder Form, der fast tangential auf jeder Seite durch einen im wesentlichen ebenen Teil derart verlängert ist, daß der entsprechende Zangenbacken gebildet wird. Außerdem sind die beiden Zangenbacken näherungsweise zueinander senkrecht.
Um die erste Verbindungszone von der Zwischenzone gut zu separieren, sind die beiden Zangenbacken vom Spaltelement mittels einer Öffnung abgegrenzt, die in der Verlängerung des Spaltelements angeordnet ist.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfassen die Längsränder der Zangenbacken jeweils wenigstens einen Vorsprung oder Mitnehmer, der in einen Ausschnitt oder Loch komplementärer Form eindringt, der bzw. das im Längsrand des anderen Zangenbackens angeordnet ist.
Gemäß Erfindung ist das die erste Verbindungszone bildende Spaltelement mit zwei Flügelteilen zu beiden Seiten des Längsspaltes versehen. Jedes dieser Flügelteile besitzt eine Öffnung gleicher Achse, um die Montageachse des Befestigungssystems mit dem Momentenübertragungsorgan zu bilden. Nach einer abgewandelten Erfindungsausbildung ist das Befestigungssystem durch einen Befestigungsbolzen gebildet. Außerdem ist das Spaltelement positioniert und drehverbunden mit dem Momentenübertragungsorgan mittels Rinnen.
Um ein Element bzw. einen Backen des Kardangelenks zu erhalten, das sich insbesondere für Kraftfahrzeuglenkung einsetzen läßt, ist die Zone zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan durch zwei Schenkel gebildet, die bezüglich der Längsachse beziehungsweise der Rotationsachse symmetrisch angeordnet sind.
Nach einer anderen erfindungsgemäßen Anwendungsart ist die Zone zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan durch wenigstens eine Befestigungslasche gebildet, die in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse bzw. Rotationsachse angeordnet ist.
Die einstückige Kupplung gemäß der Erfindung bietet so den Vorteil einer Strukturierung in drei Zonen, wobei die Struktur der Zwischenzone auf das Mittelelement wirkenden Verformungsbelastungen zu widerstehen erlaubt. Außerdem erlaubt die Präsenz dieser Zwischenzone eine Anpassung dieser Kupplungsart an alle Bauarten der Anwendung, und insbesondere an in der axialen Richtung relativ langgestreckte Anwendungen. Schließlich ergibt die besondere Struktur dieser Zwischenzone und die Art des Zusammenwirkens der Zangenbacken miteinander eine besonders leichte, industrielle Realisierung. Daher kann der Selbstkostenpreis sehr niedrig sein, wobei ein konstantes Qualitätsniveau gewährleistet ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Erfindung, die nachfolgend mit Hilfe besonderer Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen ohne Beschränkung der Allgemeinheit näher beschrieben wird. Die Zeichnungen zeigen in
- Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Kupplung nach der Art eines Kardangelenkelements gemäß Erfindung;
- Fig. 2 einen axialen Halbschnitt oberhalb der Achse, und eine Halbansicht unterhalb der Achse der in Figur 1 dargestellten Kupplung;
- Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III - III in Figur 2,
- Fig. 4 einen Schnitt gem. Linie IV - IV in Figur 2,
- Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V - V in Figur 2, und
- Fig. 6 perspektivisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung.
Die Figur 1 zeigt perspektivisch eine erfindungsgemäße Realisierungsart einer einstückigen Kupplung, die aus einem Blech insbesondere in Form einer Scheibe, aus einem Rohrstummel oder aus Eisenplatten hergestellt sind, die ausgestanzt und geformt werden. Diese Kupplung ist zum einen mit einem Momentenübertragungsorgan wie eine (nicht gezeichnete) Welle und zum anderen mit einem Aufnahmeorgan verbunden.
Die einstückige Kupplung umfaßt drei in der axialen Richtung verteilte Zonen:
- eine Zone 1 zur Verbindung mit dem Momentenübertragungsorgan,
- eine axial gespaltene Zwischenzone 2, und
- eine Zone 3 zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan.
Die Zone 1 zur Verbindung mit dem Momentenübertragungsorgan ist aus einem Spaltelement gebildet. Der Spalt dieses Elements 4 ist in axialer Richtung angeordnet, derart, daß es an das Momentenübertragungsorgan, nämlich eine Übertragungswelle durch ein Befestigungssystem angebracht werden kann, das zum Festsetzen des Spaltelements 4 auf der Welle dient.
Die Zwischenzone 2 ist in der axialen Verlängerung des Spaltelements 4 angeordnet, und sie ist gleichfalls in der axialen Richtung derart gespalten, daß zwei mit 6 und 7 in Bezug genommene Zangenbacken gebildet sind. Die Zangenbacke 6 hat einen Längsrand 10, und die Zangenbacke 7 einen Längsrand 11, was einander komplementäre Profile ergibt, so daß durch Ineinanderfügen ein Zusammenwirken entsteht, wodurch zur Deformation der Kupplung führende Belastungen absorbiert werden. Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung vollzieht sich das gegenseitige Durchdringen der Längsränder 10 und 11 derart, daß ein Rand die Seite des anderen Randes durchdringt und umgekehrt. Mit dieser Bauweise schließen die beiden Zangenbacken 6 und 7 miteinander einen Winkel ein, der so bestimmt ist, daß die Durchdringung sich ersichtlich unter Gewährleistung einer korrekten Einfügung vollziehen kann.
Die Zone 3 zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan ist in der axialen Verlängerung der Zwischenzone angefügt, und sie ist im wesentlichen aus Verbindungsschenkel gebildet, wie es nach Fig. 1 der Fall ist, oder nach einer anderen Realisierungsart der Erfindung ist sie durch zwei Befestigungslaschen gebildet, wie in Figur 6 gezeigt.
Die Zone 1 zur Verbindung mit dem Organ oder der Welle zur Momentenübertragung ist durch das Spaltelement 4 gebildet, das einen Abschnitt komplementär zur Form der Momentenübertragungswelle aufweist und an seinen Enden jeweils ein mit 18 und 19 in Bezug genommenes Flügelteil besitzt, die seitlich des Längsspaltes im wesentlich parallel zur Längsachse der Kupplung, d.h. zu deren Drehachse, liegen. Jedes der Flügelteile besitzt eine mit 20 bzw. 21 bezeichnete Öffnung, die miteinander in einer gemeinsamen Flucht liegen, um die Montageachse für das Befestigungssystem des Spaltelements auf der Momentenübertragungswelle zu verwirklichen. Das Befestigungssystem ist durch einen Befestigungsbolzen (in den Figuren nicht gezeichnet) gebildet. Um noch den Zusammenbau des Spaltelements mit der Momentenübertragungswelle zu verbessern, sind das Spaltelement 4 wie auch die Welle mit Rinnen 22 versehen, die zur Positionierung und Drehverbindung des Spaltelements 4 mit der Momentenübertragungswelle dienen.
Die Zwischenzone 2 ist in der axialen Verlängerung des Spaltelements 4 angeordnet, wodurch eine baulich einstückige Integration erzielt wird. Diese Zwischenzone 2 ist durch ein Rumpfteil 5 gebildet, das im Schnitt eine im wesentlichen rundliche Form besitzt und von jeder Seite tangential durch ein im wesentlichen ebenes Teil verlängert ist. Jedes dieser ebenen Teile bildet einen der beiden mit 6 und 7 bezeichneten Zangenbacken, die in einer in den Figuren gezeigten Realisierungsart näherungsweise aufeinander senkrecht stehen.
Die Zwischenzone 2 ist eines der Merkmale und einer der bestimmenden Vorteile der Erfindung, denn sie erlaubt zum einen die Anpassung an unterschiedliche Bauartbedingungen, unter denen die Kupplung eingesetzt werden muß, insbesondere unter Längenbedingungen in der axialen Richtung; zum anderen spielt diese Zwischenzone eine ergänzende Rolle, die in der Aufnahme von auf die Kupplung einwirkenden Deformationskräften mittels komplementärer Profile besteht, die an jedem der beiden Längsränder 10 und 11 des jeweiligen Zangenbakkens 6, 7 angeordnet sind. Erfindungsgemäß besitzt der Längsrand 10 des Zangenbackens 6 wenigstens einen Vorsprung oder Mitnehmer 12, in der in einen Ausschnitt oder eine Ausnehmung 15 eingerückt ist, die im Längsrand 11 der Zangenbacke 7 angeordnet ist. In gleicher Weise umfaßt die Zangenbacke 7 wenigstens einen Vorsprung oder Mitnehmer 13, der einen Ausschnitt oder eine Ausnehmung 14 durchdringt, die im Längsrand 10 des Zangenbackens 6 angeordnet ist. Diese Vorsprünge und Ausschnitte besitzen derart vorgesehene Profile und Abmessungen, daß einander komplementäre Formen zur Aufnahme unterschiedlicher Belastungen entstehen, die zur Deformation der Kupplung führen könnten.
Um die beiden Zangenbacken 6 und 7 in eine passende Form zu bringen, und damit die Zwischenzone 2 vom Spaltelement 4 abgegrenzt ist, sind zwischen der Verbindungszone 1 und der Zwischenzone 2 eine Öffnung 17 zwischen dem Flügelteil 18 des Spaltelements 4 und dem Zangenbacken 6 der Zwischenzone 2 und eine weitere Öffnung 17 zwischen dem Flügelteil 19 des Spaltelements 4 und dem Zangenbacken 7 der Zwischenzone angeordnet. Diese beiden Öffnungen 17 sind so in der Verlängerung des Spaltes 16 des Elements 4 angeordnet. So können die Zangenbacken 6 und 7 aufgrund ihres ineinanderfügens unterschiedliche Deformationsbelastungen der Kupplung aufnehmen, wobei das Spaltelement 4 auf der Momentenübertragungswelle korrekt befestigt sein kann, wie es in den unterschiedlichen Figuren 2 bis 5 detailliert dargestellt ist.
Die Zone 3 zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan ist in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsart durch zwei mit 8 und 9 bezeichnete Schenkel gebildet, die bezüglich der Längsachse der Kupplung, nämlich der Rotationsachse symmetrisch angeordnet sind.
Diese beiden Schenkel 8 und 9 sind mit der Zwischenzone 2 verbunden und baulich integriert, und sie bilden ein Element eines Kardangelenks. Sie besitzen jeweils ein mit 26 bzw. 27 bezeichnetes Loch.
In einer anderen, in Figur 6 dargestellten Ausführungsart ist die Zone 3 zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan durch zwei mit 24 bzw. 25 bezeichnete Befestigungslaschen gebildet, die in einer Ebene angeordnet sind, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse bzw. Rotationsachse der Kupplung verläuft. Diese zwei Befestigungslaschen 24 und 25 sind mit der Zwischenzone verbunden und baulich integriert sowie jeweils mit einem Loch 28 bzw. 29 versehen.
Der in den Figuren 1 bis 5 dargestellte, erfindungsgemäße Kupplungstyp betrifft insbesondere ein Kardangelenkelement zur Lenkung eines Kraftfahrzeugs.

Claims

1. Einstückige Kupplung, erhalten mittels eines Bleches insbesondere in Form einer Scheibe oder eines Rohrstummels, verbunden zum einen mit einem Momentenübertragungsorgan und zum anderen mit einem Aufnahmeorgan, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Kupplung aus drei Zonen in axialer Richtung gebildet ist:

- eine Zone (1) zur Verbindung mit dem Momentenübertragungsorgan gebildet durch ein gespaltenes Element (4), das axial am Momentenübertragungsorgan durch ein Befestigungssystem angebracht ist;

- eine Zwischenzone (2), die axial zur Bildung zweier Zangenbacken (6) und (7) gespalten ist, deren beide Längsränder (10) und (11) komplementäre Profile darstellen, die durch ersichtliches Ineinanderfügen so zusammenwirken, daß die zur Deformierung der besagten Kupplung neigenden Belastungen absorbiert werden, wobei sich dieses Ineinanderfügen durch die Penetration des einen der Ränder auf der Seite des anderen Randes und umgekehrt vollzieht, die zwei Zangenbacken (6) und (7) in zueinander unterschiedlichen Schnittebenen liegen und der Winkel der zwei Zangenbacken bezogen aufeinander so festgelegt ist, daß sich diese Penetration so vollziehen kann, daß ersichtlich ein korrektes Ineinanderfügen gewährleistet ist;

- eine Zone (3) zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan, das wenigstens durch einen Verbindungs- oder Befestigungsschenkel gebildet ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenzone (2) einen Abschnitt mit im wesentlichen runder Form aufweist, der fast tangential auf jeder Seite durch einen im wesentlichen ebenen Teil derart verlängert ist, daß die beiden Zangenbacken (6) und (7) näherungsweise zueinander senkrecht verlaufen.

3. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zangenbacken (6) und (7) vom gespaltenen Element (4) mittels zweier Öffnungen (17) abgegrenzt sind, die auf beiden Seiten und in der Verlängerung des Spaltes (16) des Elementes (4) angeordnet sind, um die Mittelzone (2) vom gespaltenen Element (4) zu separieren.

4. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsrand (10, 11) von einem der Zangenbacken (6, 7) wenigstens einen Vorsprung (12, 13) aufweist, der in einen Ausschnitt (14, 15) komplementärer Form einrückt, der im Längsrand (10, 11) des anderen Zangenbackens (6, 7) ausgebildet ist.

5. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gespaltene Element (4) mit zwei Flügelteilen (18, 19) zu beiden Seiten des Längsspaltes (16) versehen ist, die jeweils eine Öffnung (20, 21) mit übereinstimmender Achse aufweisen, um die Montage des Befestigungssystems mit dem Momentenübertragungsorgan zu ermöglichen, das durch einen Befestigungsbolzen gebildet ist.

6. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gespaltene Element positioniert und drehverbunden ist mit dem Momentenübertragungsorgan mittels Rinnen (22).

7. Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (3) zur Verbindung mit dem Aufnahmeorgan durch zwei Schenkel (8, 9) gebildet ist, die bezüglich der Längsachse beziehungsweise Rotationsachse symmetrisch angeordnet sind, derart, daß ein Element eines Kardangelenkes realisiert wird.

8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone (3) mit dem Aufnahmeorgan durch wenigstens eine Befestigungslasche (24, 25) gebildet ist, die in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse beziehungsweise Rotationsachse angeordnet ist.

9. Verwendung der Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche als ein Kardangelenkelement zur Direktion eines Kraftfahrzeugs.