DE2942600A1 - Kardangelenk - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Cu rt Wal lach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 22. Oktober 1979

Unser Zeichen: 16 752 - K/Ap

Anmelder: Barry Wright Corporation

Pleasant Street
Watertown, Massachusetts
USA

Titel: Kardangelenk

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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kupplungen und insbesondere auf flexible Kupplungen (Kardangelenke) zur übertragung eines Drehmomentes zwischen einem Antriebsorgan und einem Abtriebsorgan.

Eine Gattung dieser flexiblen Kupplungen, die als "Kreuzklauen-Kupplung" (Oldham-Kupplung) bezeichnet wird, ist zweckmäßig zur Verbindung von Antriebs- und Abtriebsorganen, deren Drehachsen entweder aufeinander ausgerichtet oder parallel zueinander verlaufen und seitlich etwas versetzt liegen. Zwei Gattungen dieser Kreuzklauen-Kupplungen sind beispielsweise in folgender Literaturstelle beschrieben: McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology; McGraw-Hill Book Company, New York City, New York; i960; Volume 9, page 3II und Kent's Mechanical Engineers' Handbook, Design and Production Volume; Edited by Carmichael, C. Twelfth Edition; Wiley Engineering Handbook Series; John Wiley & Sons, Inc.; New York City, New York (I950), pp.15.21-15.22.

Kupplungen, die das Oldham-Prinzip benutzen, weisen im allgemeinen zwei Joche oder Naben auf, die am Ende von Antriebsbzw. Abtriebsorgan drehfest aufgesetzt sind, wobei diese Organe im typischen Fall als drehbare Wellen ausgebildet sind, und die Verbindung erfolgt durch wenigstens ein Zwischenglied. Jede Nabe ist im typischen Falle mit einem Schlitz oder einer Nut versehen.

Bei der üblichen Kreuzklauen-Kupplung i3t das Zwischenglied, welches aus einem schwimmenden Bauteil besteht, als Scheibe ausgebildet. Die schwimmende Scheibe weist eine Feder oder eine Zunge auf, die sich diametral über Jede Seite der Scheibe erstreckt. Die beiden Zungen sind rechtwinklig zueinander angeordnet. Der Schlitz jeder Nabe ist relativ schmal gestaltet und so ausgebildet, daß er mit der Jeweiligen Zunge der Scheibe

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zusammenwirkt, wodurch zwei Freiheitsgrade gebildet werden, die eine axiale Versetzung zulassen, wenn die Drehachsen parallel, aber versetzt zueinander angeordnet sind. Diese Form der Kreuzklauen-Kupplung ermöglicht ein beträchtliches Endspiel und eine seitliche Mißausrichtung bis zu 5$ des Wellendurchmessers unter günstigen Bedingungen. Diese Kupplung wird oft für Drehzahlen unter 100 u/min und für große Drehmomentbelastungen bis herauf zur vollen Wellenkapazität benutzt, um ein Untersetzungsgetriebe mit einer anzutreibenden Maschine zu verbinden.

Bei einer moderneren Kupplung, die das Kreuzklauen-Prinzip benutzt, besteht das Zwischenglied aus einem schwimmenden Block quadratischen Querschnitts, der in relativ breite, senkrecht aufeinander stehende Schlitze der beiden Naben einpaßt, um ebenfalls zwei Freiheitsgrade im Hinblick auf eine seitliche Mißausrichtung zu erhalten. Diese Kupplung besitzt wesentlich größere Lageroberflächen zwischen dem Block und den Seiten der Schlitze in der Nabe als bei der erwähnten herkömmlichen Kreuzklauen-Kupplung, so daß diese moderne Bauform allgemein anwendbar auch für beträchtlich größere Geschwindigkeiten ist. Diese modernere Kupplung kann Mißausrichtungen bis zu 10$ des Wellendurchmessers beherrschen.

Diese traditionellen Formen der Kreuzklauen-Kupplungen müssen jeweils mit Schmiermittel an den Lageroberflächen versehen werden, um übermäßige Abnutzung und übermäßige Beanspruchung zu verhindern. Selbst wenn eine Schmierung erfolgt, geht Energie in Gestalt von Wärme verlustig, die durch die Reibung zwischen den Lageroberflächen entsteht. Typische Reibungskoeffizienten zwischen den geschmierten Metall-Metall-Lageroberflächen schwanken zwischen ungefähr 0,08 bis ungefähr 0,20 mit einem Durchschnitt von 0,14. Derartige relativ hohe Reibungskoeffizienten sind direkt proportional den Energieverlusten.

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Außerdem kann keine dieser Bauformen eine große Winkelmißausrichtung beherrschen. Die konventionelle Kreuzklauen-Kupplung ist in der Lage, nur ein Grad Winkelmißausrichtung zu beherrschen, während bei der moderneren Bauform drei Grad gegenseitige Winkelanstellung möglich sind. Jede Winkelanstellung, die größer ist als diese, kann die Reaktionsbeanspruchungen in den Lageroberflächen und den Wellen vermindern. Wenn eine dicke Schicht aus massivem integral geformten herkömmlichen Gummi zwischen die Lageroberflächen gebracht wird, oder wenn der gesamte Zwischenblock der moderneren Kreuzklauen-Kupplung aus massivem integral geformten herkömmlichem Gummi besteht, dann liegen die Zwisdhenwerte maximaler Kompressionsbelastung längs der Lageroberflachen dieser Kupplungen bei ungefähr 3,53 N/mm (500 psi). Im Hinblick auf eine maximale Lebensdauer sollten Antriebswelle und Abtriebswelle so genau als möglich aufeinander ausgerichtet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kardangelenk-Kupplung zu schaffen, die die Probleme bekannter Kupplungen im wesentlichen vermeidet.

Insbesondere bezweckt die Erfindung die Schaffung einer verbesserten Kupplung der Kreuzklauen-Bauart, die (1.) keine Schmierung erfordert, (2.) die Wärmeverluste der Lageroberflächen vermindert oder im wesentlichen ausschaltet und dadurch Energie einspart, (3.) mit verbesserten Lageroberflächen versehen ist, die in der Lage sind, größere maximale Kompressionsbelastungspegel aufzunehmen, (4.) besser an eine axiale Mißausrichtung anpassbar ist, (5.) mit verbesserten Lageroberflächen versehen ist, die in der Lage sind, Rückstellkräfte zu erzeugen, die von Winkelmißausrichtungen und/oder axialen Mißausrichtungen herrühren, und (6.) mit verbesserten Lageroberflächen versehen ist, die in der Lage sind, Scherbewegungen

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aufzunehmen, die aus der Mißausrichtung der Wellen resultieren.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine verbesserte Kupplung, die ein Antriebsorgan aufweist, das um eine erste Achse drehbar ist, die ein Abtriebsorgan aufweist, das um eine zweite Achse drehbar ist, und die wenigstens ein Zwischenglied besitzt. Das Antriebsorgan und das Abtriebsorgan weisen jeweils Mittel auf, die ein erstes Paar von im Abstand zueinander angeordneten Lageroberflächen aufweisen, und das Zwischenglied besitzt Mittel, die betriebsmäßig das Antriebsorgan mit dem Abtriebsorgan verbinden und zweite und dritte Paare von im Abstand zueinander angeordneten Lageroberflächen aufweist. Jedes der zweiten und dritten Paare ist einem der ersten Paare von Lageroberflächen zugeordnet und gegenüber dem zugeordneten ersten Paar so angeordnet, daß Jedes Lager des ersten Paares benachbart und gegenüberliegend zu einer entsprechenden Lageroberfläche des zweiten oder dritten Paares liegt. Die Verbesserung besteht darin, daß elastomere geschichtete Lageranordnungen zwischen benachbarten Lageroberflächen und dem Zwischenglied und dem Antriebsorgan bzw. dem Abtriebsorgan vorgesehen sind. Qemäß einer Ausführungsform ist ein solches elastomeres geschichtetes Lager so ausgebildet, daß Antriebsglied und Abtriebsglied mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kardangelenkes im zusammengebauten Zustand mit antreibender und mit angetriebener Welle;

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels;

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Pig. 3 in größerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig. 1;

Fig. 4 einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1, geschnitten nach der Linie 4-4 gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellenkupplung, die eine abgewandelte Ausführungsform des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 darstellt und in der Lage ist, mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umzulaufen;

Fig. 6 eine Teilschnittansicht der zweiten Ausführungsform nach Fig. 5, wobei der Schnitt längs der Linie 6-6 gemäß Fig. 5 verläuft;

Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht des Zwischenkörpers bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 6;

Fig. 8 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 einen Teillängsschnitt nach der Linie 9-9 gemäß Fig. 8.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Teile.

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Im folgenden wird zunächst auf die Figuren 1 bis 4 Bezug genommen. Die Wellenkupplung 10 weist identische Antriebsund Abtriebsglieder in Form von Jochen 12A und 12B und ein Zwischenglied 14 auf. Die Kupplung 10 verbindet ein Antriebsorgan mit einem Abtriebsorgan und das Antriebsorgan und das Abtriebsorgan sind in Fig. 1 als Wellen l6A bzw. 16B dargestellt, und jede dieser Wellen ist durch geeignete nicht dargestellte Lager derart abgestützt, daß die Wellen sich um die entsprechenden Drehachsen 18A und 18B drehen können.

Die Wellen 16A und 16b tragen an ihren gegenüberliegenden Enden Joche 12A und 12B, die durch geeignete Mittel beispielsweise durch Federn 20 und Madenschrauben 22 festgelegt sind, die die Joche drehfest auf den jeweiligen Wellen 18 haltern. Stattdessen können die Joche einstückig mit den Jeweiligen Wellen ausgebildet sein. Jedes Joch 12 weist einen Bund 24 und einteilig hiermit hergestellt einen Ringflansch 26 auf, der parallele axial vorspringende Klauen 28 aufweist, deren innere flache Oberflächen 30 parallel zueinander verlaufen und Lageroberflächen bilden, die mit dem Zwischenglied 14 in Eingriff gelangen, wenn die Kupplung 10 zusammengebaut ist. Die Klauen 28 des Jochs 12A liegen mit ihren Lageroberflächen 30 rechtwinklig zu den entsprechenden Lager oberflächen 30 des Jochs 12B, so daß die vier Lageroberflächen 30 im wesentlichen ein Volumen in Gestalt eines quadratischen Quaders umschließen,in dem das Zwischenglied 14 liegt. Das Zwischenglied 14 besteht aus einem quadratischen Quader 32. Dieser Quader ist mit gegenüberliegenden flachen Seiten 34 versehen, die parallel zueinander verlaufen und die Lageroberflächen bilden. Jede der Seiten des Blocks erstreckt sich parallel zu der benachbarten Lageroberfläche 30 des jeweiligen Jochs, wenn die Kupplung 10 zusammengebaut ist. Die insoweit beschriebene Konstruktion entspricht der herkömmlichen Bauart einer Kupplung, welche die Prinzipien einer

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Kreuzklauenkupplung verwirklicht. Bei solch einer Kupplung berührt Jede Seite 34 des Blocks 32 direkt die entsprechende benachbarte Lageroberfläche 30· Der den Stand der Technik bildende Block ist im typischen Fall insgesamt aus einem elastischen Material ausgebildet, beispielsweise aus Gummi, so daß Kompressionskräfte absorbiert werden können, welche von einer Drehmomentübertragung über die Wellen 16 herrühren, und es kann eine Anpassung an Bewegungen, die eine Spannung erzeugen, erzielt werden, beispielsweise bei einer winkelmäßigen Mißausrichtung der beiden Wellen 16. Selbst bei Benutzung derartiger elastischer Materialien war eine solche Kupplung bisher im typischen Fall in der Lage, Kompressiv-Spannungsbelastungen auf diesen Lageroberflächen aufzunehmen, die in der Größenordnung von 3,53 N/mm (500 p.s.i) lagen. Außerdem konnten diese bekannten Kupplungen eine sehr kleine Winkelanstellung bewältigen.

Gemäß der Erfindung weist die Kupplung 10 weitere elastomere Lageranordnungen auf, die zwischen jeder Seite 34 des Blocks 32 und der benachbarten Lageroberfläche 30 einer Jeden Klaue 28 zu liegen kommen, um einen verbesserten Lageraufbau zwischen dem Block 32 und den Jochen 12 zu gewährleisten. Die elastomeren Lageranordnungen sind vorzugsweise Lagereinheiten 36 in Form von Schichtenkörpern, die einer hohen Kompression unterworfen werden können. Jede Einheit weist abwechselnde Schichten 38 bzw. 40 aus elastomerem Material, z.B. Gummi oder gewissen Plastikmaterialien und einem nicht streckbaren Material, z.B. Metall auf, wobei die äußerste und die innerste Schicht vorzugsweise aus elastischem Material bestehen. Die Schichten sind miteinander beispielsweise mittels eines geeigneten Klebmittels verbunden, wobei die innerste Schicht und die äußerste Schicht jeweils, z.B. durch Verklebung oder Kraftschluß an der benachbarten Seite des Blocks 32 und der benachbarten Oberfläche 30 der entsprechenden Klaue 28 angreift.

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Durch Benutzung derartiger elastomerer Lagereinheiten kann eine unerwünschte Vibration wenigstens teilweise gedämpft werden und der Lärm sowie durch Vibration verursachte Abnutzung und Beanspruchung können vermindert werden. Außerdem wird Energie eingespart, da nur eine geringe oder gar keine Hitze zwischen den Lageroberflächen erzeugt wird. Infolge der Elastizität des elastomeren Materials liefern diese Lagereinheiten entgegenwirkende Rückstellkräfte, die der Scherbewegung entgegenwirken. Die Größe, Dicke und Zahl der Schichten einer jeden Lagereinheit 36 und die Härte des elastomeren Materials hängt von den Jeweiligen Kompressionsbeanspruchungen ab die zu erwarten sind, und von dem Betrag der Mißausrichtung der Kupplung, d.h. der Winkelversetzung zwischen den Wellen 16a und 16b, die aufgenommen werden müssen.

Die jeweilige Gestaltung Jeder Lagereinheit 36 kann auch unterschiedlich in Abhängigkeit von den speziellen Lasterfordernissen sein. So ist z.B. wie aus Fig. 2 bis 4 erkennbar, jede Lagereinheit 36 als Flachlager dargestellt, während jedes Lager 38 und 40 im wesentlichen eine flache rechteckige Gestalt hat. Stattdessen und vorzugsweise ist Jede Lagereinheit 36 so ausgebildet, daß sie eine Kombination von flachem Lagerquerschnitt und zylindrischem Lagerquerschnitt aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 weist jede Lagereinheit 36A einen zylindrischen Lagerabschnitt 42 und einen flachen Lagerabschnitt 44 auf, und Jeder Abschnitt enthält mehrere abwechselnde Schichten 38 und 40 aus elastischem Material bzw. aus nicht dehnbarem Material mit einer einzigen Zwischenschicht 45 aus elastischem Material zwischen den beiden Abschnitten. Bei dieser Ausführungsform greift die äußere elastische Schicht des flachen Abschnitts 44 an der Lageroberfläche 30 der benachbarten Klaue 28 in gleicher Weise an wie

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das Lager 36 gemäß Fig. 1 bis 4, und die innerste Lage greift an der äußeren flachen Oberfläche der Zwischenschicht 45 an. Der Block 32 nach Fig. 1 bis 4 ist jedoch so abgewandelt, wie dies bei 32A in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, derart, daß die Oberflächen der Seiten 34A zylindrische Oberflächen sind. Der zylindrische Lagerabschnitt 42 liegt vorzugsweise zwischen dem flachen Lagerabschnitt 44 und dem Block 34A. Jede der Schichten des zylindrischen Lagerabschnitts 42 ist zylindrisch und ihre äußerste und innerste Lage ist so gestaltet, daß sie mit der Jeweiligen inneren Oberfläche der Zwischenlage 45 zusammenpaßt und daran befestigt ist, und ebenso mit der benachbarten Oberfläche der Seite 34A des Blockes 32A. Die Krümmungsradien der einzelnen Schichten des zylindrischen Lagerabschnitte 42 und die zylindrischen Lageroberflächen der Seiten 34A sind derart, daß die Drehachsen der Schichten der zylindrischen Abschnitte 42 und die zylindrischen Lageroberflachen der Selten 34a, die auf gegenüberliegenden Seiten des Blockes 32A liegen, sämtlich ausgerichtet sind und vorzugsweise durch die Mitte der Masse des Blocks 32 hindurchtreten. In diesem Zusammenhang soll auf die schematische Darstellung des Blockes 32A gemäß Fig. 7 verwiesen werden, wo die Achsen X_r Y und Z sich in der Mitte der Masse des Blockes 32A schneiden. Die Schichten jener zylindrischen Lagerabschnitte 42 der Seiten 34A des Blockes 32A, die parallel zur Achse X verlaufen, liegen mit ihrer Drehachse koaxial zur Achse X. In gleicher Weise besitzen die Schichten jener zylindrischen Lageroberflächen 42 und der Seiten 34A des Blockes 32A,die parallel zur Achse Y verlaufen Drehachsen, die koaxial zur Y-Achse verlaufen. Die Z-Achse ist eine Achse, die durch die Drehachsen I8A, 18B der Wellen definiert ist, wenn diese Wellen aufeinander axial ausgerichtet sind.

Die Größe, Dicke und Zahl der Schichten Jedes Abschnitts 42 und 44 sowie der Zwischenschicht 45 jeder Lagereinheit 36A, und

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die Härte des elastomeren Materials hängt wiederum von den jeweiligen Kompressionsbelastungen ab, die zu erwarten sind. Vorzugsweise jedoch sollte die Drehfederrate des zylindrischen Lagerabschnitts 44 in Richtung parallel zur X-Achse, d.h. die Federrate, die gemäß dem reinen Drehmoment um die Z-Achse und demgemäß um die Achse 18 bestimmt ist, etwa gleich sein der Drehfederrate des flachen Lagerabschnitts 42 in Richtung parallel zur Y-Achse. In gleicher Weise sollte die Drehfederrate des zylindrischen Lagerabschnitts 44 der in Richtung parallel zur Y-Achse orientierten Lager im wesentlichen gleich sein der Drehfederrate des flachen Lagerabschnitts 42 orientiert in der Richtung parallel zur X-Achse. Dadurch, daß die Lager auf diese Weise so ausgebildet werden, daß die Drehfederraten wie beschrieben gewählt werden, wird eine gleiche Kompressivbelastung gemäß einem um die Z-Achse aufgeprägten Drehmoment von allen Seiten des Blocks getragen, so daß der Block "schwimmt", d.h. er wird sich nur parallel zur X- oder Y-Achse gemäß einer axialen Mißausrichtung oder Versetzung der Achsen 18 bewegen.

Außerdem ist die Spannfederrate, d.h. eine Federrate der flachen Lagerabschnitte, d.h. eine Federrate die gemäß den Scherkräften auftritt, die vom Spannen oder einer Mißausrichtung der Achsen 18 herrührt, beträchtlich größer (vorzugsweise um mehrere Größenordnungen, z.B. um 100 größer und demgemäß beträchtlich steifer als die Spannfederrate der zylindrischen Lagerabschnitte 44. Dieses Merkmal ist vorgesehen, so daß bei einer axialen Mißausrichtung zwischen den Achsen 18 fast alle Scherbeanspruchungen durch die zylindrischen Lageroberflächen 44 aufgenommen werden und nur im geringen Maße durch die flachen Lagerabschnitte 42. Dieses Merkmal kombiniert mit der Tatsache, daß 1.) der Krümmungsmittelpunkt der zylindrischen Lagerabschnitte längs der entsprechenden X und Y-Achse liegt, die einander schneiden und die Z-Achse am gemeinsamen Mittelpunkt liegt und

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2.) die Achsen 18 sich in diesem Mittelpunkt schneiden, wenn eine axiale Mißausrichtung auftritt, und J>.) die X-Y-Ebene, die durch die X- und Y-Achse definiert ist, immer den Winkel halbiert, der durch die Achsen 18 in diesem gemeinsamen Mittelpunkt erzeugt wird, wenn eine axiale Mißausrichtung auftritt, bewirkt, daß die so beschriebene Kupplung gemäß Fig. 5 bis 7 eine Kupplung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit ist. Wenn ein Drehmoment auf eine Welle 16 mit fester Winkelgeschwindigkeit aufgeprägt wird, dann wird das Drehmoment über die Kupplung so Übertragen, dad die andere Welle sich mit dieser Winkelgeschwindigkeit dreht, unabhängig davon, ob die Achsen 18 aufeinander ausgerichtet oder im Winkel gegeneinander angestellt sind.

Diese obigen Prinzipien vorliegender Erfindung können auch auf herkömmliche Kreuzklauen-Kupplungen der Oldham-Bauart angewandt werden. Eine solche Kupplung, welche die Prinzipien vorliegender Erfindung verwirklicht, ist in den Figuren 8 und 9 dargestellt. Die Kupplung 50 weist Joche 52A, 52B auf, die den Jochen 12A und 12B entsprechen, mit dem Unterschied, daß die Klauen 54 die in den ringförmigen Flanschen 56 ausgebildet sind, beträchtlich näher aneinander liegen, so daß an Jedem Joch ein Schlitz 58 gebildet wird, der diametral über den ringförmigen Abschnitt 56 verläuft, wobei die Seiten des Schlitzes 58 die parallelen Lageroberflächen 60 definieren.

Die Kupplung 50 weist ebenfalls ein Zwischenglied 62 auf, welches scheibenförmig ausgebildet ist und etwa den gleichen Durchmesser hat wie der Durchmesser des Ringflansches 56. Jede Seite dieser Scheibe 62 ist mit einer Zunge 64A, 64B versehen, welche die Lageroberflächen 66 bilden. Jede Zunge erstreckt sich diametral über die Scheibe und die eine Zunge liegt senkrecht zu der anderen. Die Joche 52A und 52B sind so orientiert,

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daß jede Zunge 64 in einen Schlitz 58 des jeweiligen Joches einpaßt. Bei der konventionellen Kupplung greifen die Lageroberflächen jeder Zunge an einer Lageroberfläche des entsprechenden Schlitzes an, so daß die Kupplung eine axiale Mißausrichtung zwischen antreibenden und angetriebenen Teil aufnehmen kann. Gemäß vorliegender Erfindung sind elastomere Schichtenlagereinheiten 68 zwischen Jeder Lageroberfläche einer jeden Zunge 64 und der benachbarten Lageroberfläche jedes Schlitzes 58 vorgesehen. Jede elastomere Lagereinheit 68 besteht vorzugsweise aus einem Schichtenlager hoher Kompression, das abwechselnd Schichten 38 und 40 aus elastischem Material und nichtdehnbarem Material aufweist, die miteinander verbunden sind, wobei die inneren und äußeren Schichten aus elastischem Material bestehen. Wie dargestellt, sind die Lagereinheiten vorzugsweise flache Lager, deren Größe, Dicke und Schichtenzahl und deren Härte des elastischen Materials von den Jeweils zu erwartenden Kompressionsbelastungen abhängt.

Die vorstehend beschriebene Erfindung weist zahlreiche Vorteile gegenüber bekannten Kupplungen auf. Einerseits können durch Benutzung elastischer, durch hohe Kompression belastbarer geschichteter Lager die Kompressionsbelastungen erhöht werden, die durch diese Lager übertragen werden können. Bei der modernen Ausbildungsform der Kreuzklauen-Kupplung kann beispielsweise die Kompressivlastbeanspruchung,die übertragen werden kann, 20-fach so groß sein im Vergleich mit herkömmlichen Kupplungen, wobei der das Zwischenglied bildende Block aus massivem herkömmlichem Gummi besteht. Dieses Ergebnis wird infolge des verbesserten Formfaktors erreicht, der durch diese Lager gegeben ist, mit einem entsprechenden Absinken der Beanspruchung, die von der Ausbauchung herrührt. Durch Benutzung von Schichtenlagern, die einer hohen Kompressionsbelastung ausgesetzt werden können, brauchen die Lageroberflächen nicht geschmiert zu

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werden, und die mechanische Abnutzung wird vermindert und es wird Energie eingespart. Energieverluste infolge von Hysterese-Wirkungen in dem elastomeren Material zwischen den Lageroberflächen liegen im typischen Fall in der Größenordnung von 0,01 d.h. weit unter jenen geschmierten Lageroberflächen, bei denen Metall auf Metall läuft, wie es beim Stande der Technik der Fall ist. Da der Reibungskoeffizient direkt proportional den Energieverlusten ist, bedeutet der niedrigere Reibungskoeffizient eine Energieeinsparung von durchschnittlich 13 oder \h%. Infolge der elastomeren Natur der Lager können unerwünschte Vibrationen wenigstens teilweise gedämpft werden, und der Lärm und die durch Vibration eingeführte Abnutzung und Beanspruchung kann vermindert werden. Das elastomere Material ergibt Rückstellkräfte infolge von Mißausrichtungen, und es ist in der Lage, eine winkelmäßige und eine axiale Mißausrichtung aufzunehmen, und auch eine Scherbewegung die von einer solchen Mißausrichtung herrührt. Schließlich sind durch Anordnung elastomerer Lager der Typen gemäß Fig. 5 und 6, die sowohl zylindrische als flache geschichtete Abschnitte besitzen, die Ausbildungen so getroffen, daß mit den beschriebenen Drehfederraten und Spannfederraten eine Wellenkupplung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit geschaffen wird. Weitere Vorteile ergeben sich für den Fachmann von selbst.

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Claims (20)

Patentansprüche

1. Kardangelenk mit einem Antriebsorgan, das um eine ^■" erste Achse drehbar ist, mit einem angetriebenen Organ, das um eine zweite Achse drehbar ist, wobei das Antriebsorgan und das Abtriebsorgan jeweils ein erstes Paar von im Abstand zueinander angeordneter Lageroberflächen aufweisen, und das Zwischenglied betriebsmäßig das Antriebsorgan mit dem Abtriebsorgan verbindet und zweite und dritte Paare von im Abstand zueinander angeordneten Lageroberflächen aufweist, und wobei jedes der zweiten und dritten Paare von Lageroberflächen (a) einem der ersten Paare zugeordnet ist, und (b) gegenüber dem zugeordneten ersten Paar derart angeordnet ist, daß jede Lageroberfläche eines ersten Paares benachbart und gegenüberliegend zu einer entsprechenden Lageroberfläche des zweiten oder dritten Paares angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lager jede der Lageroberflächen von Antriebsorgan und angetriebenem Organ mit einer unterschiedlichen Lageroberfläche des Zwischengliedes kuppeln, und daß das Lager aus mehreren elastomeren geschichteten Lagereinheiten besteht, die jeweils zwischen einer Lageroberfläche von zweitem und drittem Paar und benachbart zu einer Lageroberfläche eines ersten Paares angeordnet sind und daran angreifen.

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2. Kardangelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede elastomere geschichtete Lagereinheit abwechselnd Schichten aus elastomerem Material und nicht dehnbarem Material aufweisen.

3. Kardangelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Lageroberfläche von zweiten und dritten Paar und die benachbarte Lageroberfläche des ersten Paares mit flachen Oberflächen ausgebildet sind, die parallel zueinander angeordnet sind.

4. Kardangelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Lagereinheiten flach ausgebildet ist.

5. Kardangelenk nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageroberflächen von zweitem und drittem Paar zylindrische Oberflächen sind, und daß die Lageroberflächen des ersten Paares flache Oberflächen aufweisen, und daß jede Lagereinheit einen zylindrischen Abschnitt und einen flachen Abschnitt aufweist, die jeweils an den entsprechenden zylindrischen bzw. flachen Oberflächen angreifen.

6. Kardangelenk nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied aus einem Block besteht, und daß die zweiten und dritten Paare von Lageroberflächen auf Jeweils gegenüberliegenden Seiten des Blockes liegen, und daß das antreibende Organ und das ange-

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triebene Organ jeweils ein Loch aufweisen, die gegenüberliegend angeordnete Oberflächen aufweisen, welche das erste Paar von Lageroberflächen definieren.

7. Kardangelenk nach Anspruch 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageroberflächen eines jeden der ersten, zweiten und dritten Paare flache Oberflächen sind, und daß die Lageroberflächen des ersten Paares parallel zur benachbarten Oberfläche von zweiten oder dritten Paar liegen, und daß jede Lagereinheit ein Flachlager ist.

8. Kardangelenk nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsorgan und Abtriebsorgan mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufen.

9. Kardangelenk nach Anspruch 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lageroberfläche des ersten Paares eine flache Oberfläche ist, und daß Jede Lageroberfläche von zweiten und dritten Paar eine zylindrische Oberfläche ist.

10. Kardangelenk nach den Ansprüchen 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Oberflächen, die dem zweiten Paar entsprechen, eine gemeinsame erste Drehachse aufweisen, und daß die zylindrischen Oberflächen, die dem dritten Paar entsprechen, eine zweite gemeinsame Drehachse besitzen.

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11. Kardangelenk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite gemeinsame Achse senkrecht zueinander verlaufen und einander in einem gemeinsamen Punkt schneiden.

12. Kardangelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Drehachse senkrecht zueinander angeordnet sind, und die erste und zweite gemeinsame Achse an dem gemeinsamen Punkt schneiden, wenn die erste Achse auf die zweite Achse ausgerichtet ist.

13. Kardangelenk nach Anspruch 12, dadurch gekennze lehnet, daß der gemeinsame Punkt der Massenmittelpunkt des Blocks ist.

14. Kardangelenk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinheiten einen zylindrischen Abschnitt aufweisen, der an einem entsprechenden Abschnitt der zylindrischen Oberflächen angreift, und daß sie einen flachen Abschnitt aufweisen, der an einer der flachen Oberflächen angreift.

15. Kardangelenk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen und die flachen Abschnitte abwechselnd Schichten aus elastomerem Material und nicht dehnbarem Material aufweisen, wobei die Rotationsfederrate der zylindrischen Abschnitte, die an ent-

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sprechenden Oberflächen des zweiten Paares angreifen, im wesentlichen gleich 1st der Drehfederrate eines jeden flachen Abschnitts, der zwischen den Oberflächen des dritten Paares und der Oberfläche des zugeordneten ersten Paares liegt, und daß die Drehfederrate jedes zylindrischen Abschnitts,der an einer entsprechenden Oberfläche des dritten Paares angreift, im wesentlichen gleich ist der Drehfederrate eines jeden flachen Abschnitts, der zwischen jeder Oberfläche des zweiten Paares und der Oberfläche des zugeordneten ersten Paares liegt.

16. Kardangelenk nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfederrate eines jeden flachen Abschnitts beträchtlich größer ist als die Spannfederrate des zylindrischen Abschnitts.

17. Kardangelenk nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfederrate der ersten Abschnitte um Größenordnungen größer ist als die Spannfederrate der zylindrischen Abschnitte.

18. Kardangelenk nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied erste und zweite Zungen aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Zwischengliedes vorstehen und senkrecht zueinander orientiert sind, und daß Antriebsorgan und Abtriebsorgan jeweils einen Schlitz aufweisen, um Jeweils einen der Zungen aufzunehmen, und daß die ersten und zweiten Zungen das zweite und dritte Paar von Lageroberflächen aufweisen,

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und daß jeder der Schlitze ein erstes Paar der Lageroberflächen besitzt.

19. Kardangelenk nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageroberflächen der ersten, zweiten und dritten Paare flach und parallel zueinander angeordnet sind.

20. Kardangelenk nach Anspruch I9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Lagereinheiten Flachlager sind.

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