DE822044C

DE822044C - Flexible shaft for torque transmission, especially in motor vehicles

Info

Publication number: DE822044C
Application number: DET304A
Authority: DE
Inventors: Hans Trippel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-12-23
Filing date: 1949-12-23
Publication date: 1951-11-22

Description

Biegsame Welle für die Drehmoment-Übertragung, insbesondere in Kraftfahrzeugen Für die Drehmocnent-Übertragung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, ist die Verwendung starrer Wellen üblich, die über Gelenke oder elastische Scheiben gewisse Lageänderungen ihres abgetriebenen Teiles, beispielsweise der Fahrzeugräder, überbrücken. Solche Verbindungen sind besonders für die Kraftübertragung au den Fahrzeugrädern bei pendelnd aufgehängten Radachsen und insbesondere bei Frontantrieb erforderlich. Bei der heute angestrebten Fahrzeugentwicklung in Richtung eines kleinen und in der Herstellung einfachen Fahrzeuges sind die teueren und schweren Gelenkverl>in-<Jungen nicht immer verwendbar.Flexible shaft for torque transmission, especially in motor vehicles For torque transmission, in particular in motor vehicles, the use Rigid shafts are common, with certain changes in position via joints or elastic disks their aborted part, for example the vehicle wheels, bridge. Such Connections are particularly useful for transmitting power to the vehicle wheels when swinging suspended wheel axles and especially required for front-wheel drive. At today aimed vehicle development in the direction of a small and in the manufacture The expensive and heavy articulated boys are not in a simple vehicle always usable.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, diese Gelenkverbindungen durch eine einfachere allseitig biegsame Welle zu ersetzen und erreicht dies dadurch, daß ausgehend von flanschartigen Befestigungsteilen für den Anschluß und allseitig biegsamen Zwischengliedern diese Zwischenglieder aus in entgegengesetzter Steigung gewickelten und so aufeinandergeschobenen Schraubenfedern bestehen, daß bei Rechtsdrehsinn der Welle sich die einzelnen Glieder der linksgewickelten z. B. inneren Schraubenfeder im Öffnungssinn gegen die sich im Schließsinn zusammenziehenden Glieder der äußeren, rechtsgewickelten Feder jeweils abstützen. Soll die Welle für eine Drehmoment-Übertragung nach beiden Richtungen Verwendung finden, ist eine dritte Schraubenfeder über die beiden vorhergehenden aufzuschieben, wobei auf die Steigung nicht besonders Rücksicht genommen zu werden braucht, da die Abstützung der einzelnen Schraubenglieder entsprechend den verschiedenen Drehrichtungen von selbst erfolgt.The invention has for its object to be these articulated connections by a easier to replace all-round flexible shaft and this is achieved by starting out of flange-like fastening parts for the connection and flexible intermediate links on all sides these intermediate links are wound in the opposite incline and thus pushed one on top of the other Coil springs exist that when the shaft rotates clockwise, the individual links the left-wound z. B. inner coil spring in the opening direction against the in the closing direction contracting members of the outer, right-wound spring respectively prop up. Should the shaft be able to transmit torque in both directions Use is a third coil spring on top of the previous two to postpone, not paying special attention to the slope needs, as the support of the individual screw links according to the different Direction of rotation takes place by itself.

Eine nach diesen Gesichtspunkten aufgebaute 1> egsame Welle kann in einer Weiterbildung der Erfindung noch mit elastischen Massen, vorzugsweise Gummi, umkleidet sein, wobei die Gummimasse durch Einvulkanisierung fest mit den Metallteilen der einzelnen Schraubenglieder verbunden wird.A 1> selfish wave built according to these considerations can be in a further training of the Invention still with elastic masses, preferably Rubber, the rubber compound being vulcanized firmly to the Metal parts of the individual screw links is connected.

Die biegsame Welle nach der Erfindung ist nicht allein auf die Anwendung für die Kraftübertragung in Fahrzeugen beschränkt, sondern kann auch überall dort Anwendung finden, wo die Übertragung eines Drehmomentes erforderlich ist, dessen An- und Abtrieb nicht in axialer Richtung verlaufen. Es ist auch denkbar, die Einrichtung nach der Erfindung mit einer besonderen stillstehenden Umhüllung in an sich bekannter Weise zu versehen und eine Drehmoment-Übertragung auf größere Entfernung durchzuführen, oder in entsprechenden Abständen je nach dem Krümmungsverlauf besondere Lager vorzusehen, um bei größeren Umlenkungsradien einen einwandfreien Lauf sicherzustellen.The flexible shaft of the invention is not just for application limited for power transmission in vehicles, but can be used anywhere Find application where the transmission of a torque is required, its Input and output do not run in the axial direction. It is also conceivable to set up according to the invention with a special stationary casing in a known per se Way to provide and to carry out a torque transmission over a greater distance, or to provide special bearings at appropriate intervals depending on the course of the curvature, in order to ensure smooth running with larger deflection radii.

Wie im einzelnen die Erfindung ausführbar ist, zeigen mit den für sie wesentlichen Teilen die Ausführungsbeispiele in der Zeichnung.How in detail the invention can be carried out, show with the for they essential parts of the exemplary embodiments in the drawing.

Fig. i eine teilweise geschnittene Welle, Fig. 2 und 3 zwei Anwendungsbeispiele, Fig. ,4 die Welle nach der Erfindung für eine Radaufhängung, Fig. 7 die Wirkungsweise der sich abstützenden Schraubenfeder.Fig. I shows a partially sectioned shaft, Figs. 2 and 3 two application examples, Fig. 4 shows the shaft according to the invention for a wheel suspension, Fig. 7 shows the mode of operation the supporting coil spring.

Die biegsame Welle nach der Erfindung besteht aus zwei in entgegengesetzter Steigung gewickelten Schraubenfedern i und 2, die an ihren freien Enden 3 vorzugsweise in flanschartigen Befestigungsgliedern 4 verankert sind. Die beiden Schraubenfedern i und 2 können aus Gründen einer höheren Elastizität so aufeinandergeschoben werden, daß die Schraubenwindungen der äußeren Federn sich auf dem größten Umfang der inneren Windungen abstützen, oder, falls eine höhere Steifigkeit verlangt wird, können die Windungen der äußeren Federn in den Lücken der Windungen der inneren Federn aufliegen, wie dies das Ausführungsbeispiel zeigt. Ferner ist es möglich, die Drahtstärke der Federn verschieden stark derart auszuwählen, daß die Drahtstärke der sich im Schließsinne verengenden, also auf Zug beanspruchten Feder gegenüber der sich auf ihr abstützenden Feder schwächer gehalten ist.The flexible shaft according to the invention consists of two in opposite directions Pitch coiled coil springs i and 2, preferably at their free ends 3 are anchored in flange-like fastening members 4. The two coil springs For reasons of greater elasticity, i and 2 can be pushed onto one another in such a way that that the helical turns of the outer springs extend over the greatest extent of the inner ones Support turns, or, if a higher rigidity is required, the Coils of the outer springs rest in the gaps between the coils of the inner springs, as the embodiment shows. It is also possible to adjust the wire size of the Select springs of different strengths in such a way that the wire thickness is in the closing sense narrowing, so stressed on train spring compared to the one supported on it Spring is kept weaker.

Um eine Drehmoment-Übertragung nach beiden Drehrichtungen zu erreichen, wird eine dritte Schraubenfeder 5 auf die beiden vorherigen Schraubenfedern i und 2 aufgeschoben, deren Windungsverlauf gegenüber den anderen beiden Federn beliebig gewählt werden kann. Für die Wirkungsweise der Erfindung sei auf Fig. 5 bis 7 zurückgegriffen.To achieve torque transmission in both directions of rotation, a third coil spring 5 is on the two previous coil springs i and 2 postponed, the course of the turns in relation to the other two springs as desired can be chosen. For the mode of operation of the invention, reference is made to FIGS. 5 to 7.

Bei Verwendung der biegsamen Welle in einer Drehrichtung, wie dies der Pfeil in Fig. 5 zeigt, genügen zwei aufeinandergeschobene Schraubenfedern entsprechend dem oberen Teil der Fig. i. Die äußere Schraubenfeder i ist dabei so gewickelt, daß sie, wie dies der Pfeil 6 zeigt, sich in der Drehrichtung verengen würde, während sich die innere Feder 2 entsprechend dem kleineren Pfeil 7 im Öffnungssinne erweitern würde. Auf diese Weise stützen sich die @@'indungen aufeinander ab, und eine Drehnioment-CTbei-tr;igung ist ohne weiteres möglich.When using the flexible shaft in one direction of rotation like this the arrow in Fig. 5 shows, two helical springs pushed one on top of the other suffice accordingly the upper part of Fig. i. The outer helical spring i is wound in such a way that that it, as the arrow 6 shows, would narrow in the direction of rotation, while the inner spring 2 expand according to the smaller arrow 7 in the opening direction would. In this way, the @@ 'indications are based on each other, and a torque-CT contribution is easily possible.

Soll eine Übertragung nach beiden Drehrichtungen erfolgen, wie dies die Beispiele Fig. 6 und 7 erläutern, ist eine dritte Feder 5 vorzusehen, entsprechend dem unteren Teil der F ig. i. Liegt Rechtsdrehsinn der Welle vor (Fig.7), würde dies bedeuten, daß die Feder 5 sich ebenfalls im Drehsinn verengt und auf die Feder 1 auflegt, während die übrigen Federbewegucigeii wie im Beispiel Fig. 5 verlaufen. Bei umgekehrtem Drehsinn, entsprechend dem Beispiel der Fig. 6, würde sich die Feder 5 in Pfeilrichtung 8 etwas öffnen und die Feder i, die ebenfalls eine Öffnungsbewegung ausführt, würde sich innen gegen die Feder 8 anlegen, während sich die Feder 2 im Schließsinne verengen würde. Man hat es durch Wahl des Windungsverlaufes der einzelnen Federn und gegebenenfalls ihrer Steigungen jeweils in der Hand, die sich infolge der Drehmomentrichtung ergebenden Schließ- und Öffnungsbewegungen der Federwindungen je nach der in der Hauptsache bevorzugten Drehrnoinentrichtung aufeinander abzustimmen. 1liernlit soll gesagt sein, daß hei Wellen, die vorzugsweise im Rechtsdrehsinn beansprucht werden, die einzelnen Schraubenfedern in ihrem Windungsverlauf beispielsweise wie in Fig. 7 aufgebaut werden.Should a transmission take place in both directions of rotation, like this the examples Fig. 6 and 7 explain, a third spring 5 is to be provided, accordingly the lower part of Fig. i. If the shaft is rotating clockwise (Fig. 7), then this means that the spring 5 also narrows in the direction of rotation and on the spring 1 hangs up, while the other Federbewegucigeii run as in the example of FIG. If the direction of rotation is reversed, according to the example in FIG. 6, the spring would 5 slightly open in the direction of arrow 8 and the spring i, which also has an opening movement executes, would apply inside against the spring 8, while the spring 2 in the Closing senses would narrow. You have it by choosing the winding course of the individual Springs and, if applicable, their gradients in each case in the hand, which is as a result the closing and opening movements of the spring coils resulting in the direction of torque to be coordinated with one another depending on the mainly preferred rotating bezel. 1liernlit should be said that he waves, which are preferably claimed in a clockwise direction are, the individual coil springs in their winding course such as in Fig. 7 can be constructed.

Handelt es sich darum, insbesondere bei biegsamen Wellen einer gewissen Länge, das wirksame Biegemoment nur an bestimmten Stellen auftreten zu lassen bzw. zu verlegen, kann dies dadurch erreicht werden, daß entweder an diesen Stellen die Schraubenfedern unter besonderer Vorspannung gewickelt sind und/oder in ihrer Steigung und gegebenenfalls ihrem Windungsverlauf eine jeweils gewünschte Elastizität besitzen. Die einzelnen Schraubenfedern können in plastischen Massen, vorzugsweise Gummi, mit einem hohen Gleitmodul eingebettet sein, wobei die Schraubenfedern mit ihren Flanschverbindungen in diese Gummimasse einvulkanisiert werden.Does it matter, especially with flexible shafts of a certain amount Length to allow the effective bending moment to occur only at certain points or to relocate, this can be achieved in that either the Coil springs are wound under special pretension and / or in their pitch and, if necessary, their winding course have a respectively desired elasticity. The individual coil springs can be made in plastic materials, preferably rubber, be embedded with a high sliding module, the coil springs with their Flange connections are vulcanized into this rubber compound.

Um bei sehr rasch Nvechselnden Beanspruchungen diesen Rechnung zu tragen, ist es weiterhin möglich, zwischen den einzelnen Federwindungen und/oder den Schraubenfedern, Spielraum für das Eindringen derGuminimasse während des \'tilkaiiisiervorganges zu belassen. Zweckmäßig erhalten die Flanschverbindungen eine topfartige Eindrehung 9, in die mehrere Federwindungen einschließlich der Gummimasse hineinragen, wobei diese topfartige Ausnehmung 9 als Haftfläche für das Guinniinlaterial dienen kann.In order to be able to do this in the case of very rapidly changing loads wear, it is still possible between the individual spring coils and / or the coil springs, clearance for the penetration of the rubber compound during the \ 'tilkaiiisiervorganges to leave. The flange connections are expediently given a pot-like recess 9, into which several spring coils, including the rubber mass, protrude, with this pot-like recess 9 can serve as an adhesive surface for the Guinniinlaterial.

Uni eine Auswuchtung, falls dies erfo,rderlicli ist, zu erreichen, können besondere Ringe, vorzugsweise Metallringe lo auf die Welle aufgeschoben bzw. einvulkanisiert werden, wobei daran gedacht ist, diese Ringe nachträglich entsprechend anzubohren, um den ?Massenausgleich durchzuführen. Fernerhin ist es niöglicli, für die Auswuchtung, wie dies punktiert Fig. i erkennen läßt, zwei Ringe i i und 12 auf der Weile vorzusehen, wobei diese Ringe exzentrisch gebohrt und übereinander so auf die Welle aufgesetzt bzw. einvulkanisiert sind, daß durch jeweiliges Verdrehen eines der Ringe der Ungleichförmigkeitsgrad abstimmbar ist.Uni to achieve a balance, if this is necessary, special rings, preferably metal rings lo, can be pushed onto the shaft or be vulcanized in, and it is thought that these rings are subsequently made accordingly to carry out the? mass balancing. Furthermore, it is not possible for the balancing, as can be seen in dotted lines in FIG. i, two rings i i and 12 Provide on the while, these rings being drilled eccentrically and one above the other so are placed or vulcanized onto the shaft that by respective rotation one of the rings is tunable with the degree of nonuniformity.

Die einzelnen Schraubenfedern i, 2 und 5 können während ihrer einzelnen Herstellung mit besonderer Vorspannung gewickelt werden, wobei beim Aufsetzen der äußeren Feder i auf die innere Feder 2 eine dieser Federn so weit, entsprechend ihrem Wicklungssinn im Sinne einer Verengung oder Vergrößerung ihres Durchmessers einen Vordrall erhält, daß nach Aufsetzen der zweiten Feder und Entspannung der ersten Feder, beide Federn fest aufeinanderliegen.The individual coil springs i, 2 and 5 can during their individual Manufacture to be wound with a special bias, with when putting on the outer spring i on the inner spring 2 one of these springs so far, accordingly their sense of winding in the sense of a narrowing or enlargement of their diameter receives a pre-twist that after placing the second spring and relaxation of the first spring, both springs are tightly on top of each other.

Fig. 2, 3 und 4 zeigen die neue Welle für verschiedene Antriebsmöglichkeiten, und zwar einmal für einen im Winkel oder versetzt liegenden Abtrieb, oder einem pendelnd aufgehängten Fahrzeugrad. In Fig. 2 ist entsprechend dem Umlenkungsradius noch ein besonderes Stützlager vorgesehen, das in gewissen Grenzen auch durch eine Hülle, diP innen gegebenenfalls auch noch besondere Lager aufweisen kann, ersetzt werden kann.Fig. 2, 3 and 4 show the new shaft for different drive options, once for an angle or offset output, or one pendularly suspended vehicle wheel. In Fig. 2 is corresponding to the deflection radius still a special support bearing provided, which within certain limits by a Cover, which can also have special bearings inside, if necessary can be.

Die neue Welle eignet sich durch ihre hohe Elastizität besonders auch für Abtriebe, die über Wechselgetriebe geschaltet werden, da infolge der größeren Verdrehungsmöglichkeit besondere Kupplungen usw. wegfallen können und in einer Reihe von Fällen eine unmittelbare Durchschaltung ausführbar ist.The new wave is particularly suitable due to its high elasticity for outputs that are switched via change gears, because of the larger Possibility of twisting special couplings, etc. can be omitted and in a row In some cases an immediate connection can be carried out.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Flexible shaft for torque transmission, especially in motor vehicles, preferably between the rear axle and the pendulum suspended wheels, optionally with flange-like fastening parts and flexible intermediate links, characterized in that two helical springs wound with opposite inclination and pushed onto one another serve as flexible intermediate links, that in clockwise direction of rotation of the shaft, the individual links of the left-wound z. B. support inner coil springs in the opening direction against the contracting members in the closing direction of the outer, right-hand spring. z. Flexible shaft according to Claim i, characterized in that a third helical spring surrounds the other two for the torque transmission in both directions of rotation. 3. Flexible shaft according to claim i and / or 2, characterized in that the coil springs are wound under pretension and their successive turns are in contact. 4. Flexible shaft according to claim i and / or 2 and 3, characterized in that the inner spring is biased by the outer spring. 5. Flexible shaft according to one or more of the preceding claims for relatively rigid transmission, characterized in that the outer spring rests in the gaps in the turns of the inner spring. 6. Flexible shaft according to one or more of the preceding claims, characterized in that the helical turns of the outer spring rest on the largest circumference of the inner helical spring turns to increase the flexibility. 7. Flexible shaft according to one of the preceding claims, characterized in that the coil springs are selected so differently strong that the narrowing in the closing direction, so only stressed on train spring is kept weaker compared to the supporting spring. B. Flexible shaft according to one of the preceding claims, characterized in that the springs have a higher elasticity for a torque transmitted over a greater distance at the points of their greatest bending stress by changing the preload and / or their slope and possibly their winding course. G. Flexible shaft according to one of the preceding claims, characterized in that the helical springs are embedded in plastic compounds, preferably rubber with a high sliding modulus. ok Flexible shaft according to Claim 9, characterized in that the helical springs with their flange connections are vulcanized into the rubber compound. 11. Flexible shaft according to claim io, characterized in that clearance remains for the penetration of the rubber compound between the individual turns and / or the coil springs. 12. Flexible shaft according to one or more of the preceding claims, characterized in that the coil springs are particularly anchored at their ends in the connecting flange parts. 13. Flexible shaft according to claim 12, characterized in that the connecting flanges have a pot-like recess which serves to receive some spring windings including their anchoring and as an adhesive surface for the rubber material. 14. Flexible shaft according to one or more of the preceding claims, characterized in that for balancing special rings, preferably made of metal, can be pushed on under pretension or vulcanized with them, which are subsequently drilled accordingly. 15. Flexible shaft according to claim 14, characterized in that two eccentrically drilled metal rings with offset diameters are placed on top of one another and pushed onto the shaft or vulcanized in such a way that the degree of irregularity can be adjusted by rotating one of the rings.