DE3028141C2 - - Google Patents

Description

Ein derartiges Tracta-Gelenk ist aus der US-PS 19 21 737 und der deutschen Zeitschrift "Maschinenmarkt 1969, S. 321 bis 329, F. Duditza: Zur strukturellen Ordnung der Kardangelenkgetriebe" bekannt. Derartige Tracta-Gelenke werden insbesondere für frontgetriebene Kraftfahrzeuge benutzt, um das Antriebsdreh­ moment auf die Räder zu übertragen. Wegen der sich im Fahrbe­ trieb ständig ändernden Höhenlage der Räder müssen die homo­ kinetisch ausgebildeten Tracta-Gelenke ständig Winkelbewegungen aufnehmen und es müssen wegen der sich aus der Winkelbewegung ergebenden Verlängerung bzw. Verkürzung axiale Differenzen aus­ geglichen werden, wozu meist eine Schiebewellenausbildung vor­ gesehen ist.

Bei den bekannten Tracta-Gelenken erfolgte der Zusammenhalt der axial zusammenbaubaren Glieder der Gelenkkupplung durch ein äußeres Gehäuse, welches mit seiner Kugelgestalt der Kugelge­ stalt der Innenteile angepaßt war. Hierdurch bedingt ergeben sich bei den bekannten Tracta-Gelenken zahlreiche in Gleitbe­ rührung miteinander stehende Teile. Dies sind nicht nur jene Flächen, die das Drehmoment übertragen und Reibungsflächen bilden, sondern auch die Berührungsflächen zwischen dem äußeren Gehäuse und den gegenüberliegenden Teilen der Kupplung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes homokinetisches Tracta-Gelenk dadurch zu vereinfachen und hin­ sichtlich seiner Funktion zu verbessern, daß das äußere Gehäuse wegfällt.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungs­ teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Dadurch, daß die sonst über das Gehäuse zusammengehaltenen Teile des Gelenks erfindungsgemäß über Laminatkörper verbunden sind, kann auf eine äußere Umschließung verzichtet werden, die bisher erforderlich war, um die einzelnen Teile zusammenzuhalten. Hierdurch fällt die Reibung zwischen den sich berührenden Flächen weg, weil die sich bei der Drehmomentübertragung ergebenden Winkelversetzungen und Axialversetzungen durch Scherbeanspruchungen, das heißt durch innere Reibung in den gummielastischen Schichten der Laminatkörper, aufgenommen werden. Darüber hinaus ergibt sich durch die Zwischenschaltung der Laminatkörper eine Schwingungs- und eine Geräuschdämpfung, die das Laufverhalten gegenüber ver­ gleichbaren Gelenken wesentlich verbessert. Ferner fällt jedes Spiel zwischen den bewegten Teilen weg, so daß die Abnutzung wesentlich verringert wird. Auch kann auf eine Schmierung der Lagerflächen völlig verzichtet werden.

Es ist zwar bekannt, zwischen kraftübertragenden Flächen, die sich relativ zueinander bewegen, elastische Lagerschichten anzuordnen, um eine Schwingungsdämpfung zu erreichen. Diese Lagerschichten dienten bei bekannten Kupplungen jedoch nicht dem Zusammenhalt der einzelnen Kupplungsorgane. So zeigt bei­ spielsweise die FR-PS 7 24 498 eine Wellenkupplung, bei der ein starres Zwischenstück an seinen äußeren, das Drehmoment über­ tragenden Rändern, mit elastischen Bändern versehen ist, die mittels Schrauben befestigt sind. An diesen Bändern greifen die drehmomentübertragenden Flächen der äußeren Kupplungsglieder an. Die elastischen Bänder sind mit den drehmomentübertragenden Flächen der äußeren Kupplungsglieder nicht verbunden und ein axialer Zusammenhalt oder ein Zusammenhalt bei einer Winkelver­ setzung ist nicht möglich.

In der DE-AN 47a, 20.K 7838, 28. 10. 50 ist eine Kupplung bekannt, bei der ein aus elastischen Schichten und Metallschichten be­ stehender Laminatkörper zwischen den das Drehmoment übertragen­ den Flächen eingebaut ist. Die beiden Endschichten der Laminat­ körper sind Metallschichten, um die Reibung zwischen den in Gleitberührung miteinander stehenden Teilen zu vermindern. Eine feste Verbindung mit der Folge einer Scherbeanspruchung der elastomeren Schichten ist nicht vorgesehen.

Weitere flexible Kupplungen sind aus der GB-PS 4 79 629 und der US-PS 35 40 233 und 27 52 766 bekannt. Auch bei ersteren dienen die elastischen Zwischenglieder lediglich der Dämpfung, so daß keine Scherbeanspruchungen auftreten. Bei Tracta-Gelenken ist es da­ gegen bisher nicht bekanntgeworden, elastische Körper und ins­ besondere Laminatkörper zwischen die winkelbeweglich gegenüber­ stehenden Oberflächen einzuschalten.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschreiben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten homokinetischen Tracta-Gelenkes,

Fig. 2 in größerem Maßstab eine teilweise aufgebrochene Ansicht des Gelenkes nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig. 2.

Das homokinetische Tracta-Gelenk 10 weis identische An- und Abtriebsglieder in Gestalt von Wellen 12 und 14 und zwei Zwischenglieder 16 und 18 auf. Die Wellen 12 und 14 sind von nicht dargestellten Radiallagern in ihren zylindrischen Lager­ oberflächen 24 abgestützt. Das Ende jeder Welle 12 und 14 ist mit einem Antriebsgabeljoch (bzw. Abtriebsgabeljoch) 26 ver­ sehen. Jedes Gabeljoch 26 weist zwei Gabelarme 27 auf, von denen jeder eine eine zylindrische Oberfläche 28 besitzt, zwischen denen die Zwischenglieder 16 und 18 derart gelagert sind, daß sie eine axial verlaufende zen­ trale Schwenkachse 30 besitzen (Fig. 2 und 3). Die Gabelarme 27 sind außerdem so geformt, daß parallele flache Lageroberflächen 32 und 34 auf gegenüberliegenden Seiten eines jeden Jochs gebildet werden, wobei jede Oberfläche 32 und 34 in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der jeweiligen Schwenkachse 30 verläuft. Wenn das Gelenk 10 zusammengebaut wird, dann liegen die beiden Achsen 30 parallel zueinander und die Oberflächen 32 der Wellen 12 und 14 fluchten miteinander, und ebenso fluchten die Oberflächen 34 der Wellen 12 und 14 miteinander.

Jedes Zwischenglied 16 bzw. 18 weist eine Nut 36 auf, die das Gabeljoch 26 der jewei­ ligen Welle 12 bzw. 14 aufnimmt. Jede Nut 36 definiert eine zylindrische Oberfläche 38, die mit der zy­ lindrischen Oberfläche 28 des entsprechenden Jochs 26 derart zusammenpaßt, daß eine begrenzte relative Schwenkbewegung zwischen den Zwischengliedern und dem betreffenden Joch 26 um die entsprechende Achse 30 zustande kommt. Außerdem sind die gegenüberliegenden Seitenwandober­ flächen 40 und 42 jeder Nut 36 flach und liegen parallel zueinander, und sie liegen jeweils gegenüber den Oberflächen 32 und 34 des entsprechenden Jochs 26, so daß Lageroberflächen gebildet werden, die die Kompressivbelastungen aufnehmen, wenn eine Drehmo­ mentbelastung der Antriebswelle um die jeweilige Dreh­ achse aufgeprägt wird.

Die Zwischenglieder 16 und 18 weisen eine die beiden Teile betriebsmäßig miteinander verbindende Nut- Feder-Anordnung auf. Das Zwischenglied 18 besitzt eine Zunge 44 mit einem zylindri­ schen äußeren Umfangsrand 46, der mit dem Zwischenglied 16 eine Schwenkachse 48 definiert. Die Zunge 44 weist einen Schlitz 50 auf, der zwei Zungenabschnitte bildet. Außerdem sind gegenüberliegende flache Oberflächen 52 und 54 auf den Zungenabschnitten vorhanden. Die Oberflächen 52 und 54 verlaufen parallel zueinander und liegen in Ebenen, die senkrecht zu den durch die Oberflächen 40 und 42 von Nut 36 und Zwischenglied 18 definierten Ebenen liegen. Das hülsenartige Zwischen­ glied 16 weist eine zweite Nut 55 auf, die so bemes­ sen ist, daß sie die Zunge 44 des Zwischengliedes 18 aufnimmt. Die zweite Nut 55 wird durch eine zylindrische Wand 56 definiert, die mit dem äußeren Rand 46 der Zunge 44 des Zwischengliedes 18 zu­ sammenwirkt, so daß wenigstens eine begrenzte relative Schwenkbewegung um die Achse 48 infolge einer Scherbewe­ gung um jene Achse möglich ist. Die gegenüberliegenden Sei­ tenwandoberflächen 58 und 60 sind flach und liegen parallel zueinander. Sie liegen den jeweiligen flachen Seitenoberflächen 52 und 54 der Zunge 44 derart gegenüber, daß Lageroberflächen gebildet werden, die Kom­ pressivbelastungen übertragen, wenn ein Drehmoment auf die Antriebswelle um die Drehachse herum aufgeprägt wird. Die Seitenwände 58 und 60 liegen beide in Ebenen, die im we­ sentlichen senkrecht auf den Ebenen stehen, die durch die Lageroberflächen 40 und 42 der Nut 36 des hülsen­ förmigen Zwischengliedes 16 definiert sind.

Insoweit ist der Aufbau gleich dem Aufbau des bekannten "Tracta-Gelenkes", d. h. des "Modells 90", welches von der "New Process Gear of Syracuse, New York", für das Lastfahrzeug M-37 (Dreivierteltonner) hergestellt wird. Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Aufbau ist ein nicht dargestelltes und in geeigneter Weise abgedichtetes Ge­ häuse vorgesehen, welches zweckmäßigerweise mit Schmiermittel gefüllt ist, um die gegenüberliegenden La­ geroberflächen zu schmieren, welche eine Kompres­ sionsbelastung tragen und reibungsschlüssig ineinander­ greifen infolge von Scherkräften, wenn ein Drehmoment auf die Antriebswelle um deren Drehachse aufgebracht wird.

Jedes Joch 26 der Wellen 12 und 14 und die entsprechende Nut 36 der Zwischenglieder 16 und 18 sowie die Zunge 44 und die entsprechende Nut 55 sind so bemessen, daß ein Raum zwischen den sich gegenüberstehenden Lageroberflä­ chen gebildet wird, d. h. zwischen jenen Lageroberflä­ chen, die Kompressionsbelastungen ausgesetzt sind, wenn ein Drehmoment auf die Antriebswelle um deren Drehachse herum aufgeprägt wird. Das Gelenk 10 weist elastomere Lageranordnungen auf, die in jedem dieser Räume zwischen den gegenseitig gegenüber­ liegenden Oberflächen angeordnet sind und an diesen an­ greifen und dem jeweiligen Raum zugeordnet sind. Die ela­ stomeren Lageranordnungen sind als hochkom­ pressionsfähige Laminatkörper 62 ausgebil­ det. So ist jeweils ein Laminatkörper 62 zwischen jeder dieser gegenüberstehenden Lageroberflächen 32 und 40, 34 und 42, 52 und 58 sowie 54 und 60 der Glieder 16 und 18 angeordnet und berührt diese Oberflächen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind jeweils zwei Laminatkörper 62 zwischen jedem Paar gegenseitig gegenüberstehender Oberflächen angeordnet, und zwar jeweils eine Einheit für jede Oberfläche der Gabelarme 27 des Jochs und für jede flache Oberfläche der Zungenabschnitte der Zunge 44. Es kann jedoch auch ein einziger Laminatkörper zwischen jedem Paar gegenüberstehender Oberflächen benutzt werden, wobei die gesamten Seitenoberflächen des Jochs 26 und der Zunge 44 an dem Laminatkörper festgelegt sind. Jeder Laminatkörper besteht aus abwechselnden Schichten 63 und 65, die aus ela­ stomerem Material, z. B. Gummi oder gewissen Plastikmate­ rialien, bzw einem nicht streckbaren Material, beispielsweise Metallblech, bestehen, wobei die äußersten und innersten Schichten aus elastischem Material bestehen. Die Schichten sind beispielsweise mit einem ge­ eigneten Kleber miteinander verbunden, wobei die inner­ sten und äußersten Schichten jeweils an den benachbarten gegenüberliegenden Lageroberflächen angreifen, beispiels­ weise durch eine Verbindung oder durch Zusammenpressen der Einheit und durch Reibungssitz. Durch Benutzung der­ artiger elastomerer Lagereinheiten kann eine unerwünschte Vibration wenigstens teilweise gedämpft werden und Lärm sowie durch Vibration eingeführte Abnutzung und Bean­ spruchungen können vermindert werden. Außerdem wird Ener­ gie gespart, da nur wenig oder gar keine Hitze zwischen den Lageroberflächen erzeugt wird. Außerdem liefern diese Laminatkörper 62 infolge der Elastizität des elastomeren Materials Rückstellkräfte gegenüber einer relativen Scherbewegung zwischen den beiden gegenüberliegenden Oberflächen, die erzeugt werden, wenn eine axiale oder eine winkelmäßige Mißausrichtung der Antriebswelle aufge­ prägt wird. Die Größe, Dicke und Anzahl der Schichten je­ des Laminatkörpers 62 und die Härte des elastomeren Materials hängen von den jeweiligen Kompressionsbeanspruchungen ab, die zu erwarten sind, und von dem Ausmaß der Kupplungs­ mißausrichtung, d. h. der winkelmäßigen oder axialen Miß­ ausrichtung von Welle 12 oder Welle 14 gegenüber der neutralen Arbeitsstellung. Gegenüberliegend angeordnete Laminatkörper 62 (d. h. die Laminatkörper 62 zwischen der Oberfläche 32 des Joches 26 der Welle 12 und der Oberfläche 40 des Zwischengliedes 16 liegen den Laminatkörpern 62 zwischen den Oberflächen 34 des Joches 26 der Welle 12 und der Oberfläche 42 des Gliedes 16 gegen­ über, während die Laminatkörper 62 zwischen der Oberfläche 52 der Zunge 44 und der Oberfläche 58 des Zwischengliedes 16 den Laminatkörper 62 zwischen der Oberfläche 54 der Zunge 44 und der Oberfläche 60 des Gliedes 16 gegenüberliegen; und die Laminatkörper 62 zwischen der Oberfläche 32 des Joches 26 der Welle 14 und der Oberfläche 40 des Zwischengliedes 18 liegen den Einheiten zwischen der Oberfläche 34 des Joches 26 der Welle 14 und der Oberfläche 42 des Gliedes 18 gegenüber weisen jeweils etwa gleiche Drucksteifigkeit auf, d. h. eine Steifheit, die als Funktion der Kompres­ sionsbelastung für jeden Laminatkörper 62 bestimmt wird. Sämtliche Laminatkörper 62 haben damit gleiche Drucksteifigkeit, so daß eine im wesentlichen gleiche Kompressivlast gemäß einem Drehmoment ausgeübt wird, welches um eine der Drehachsen der Wellen 12 und 14 aufgebracht wird, und sämtliche Laminatkörper 62 so getragen werden, daß die Zwischenglieder 16 und 18 schwim­ men, d. h. die Oberflächen 32, 40, 34, 42, 52, 58, 54 und 60 bewegen sich in Scherrichtung, d. h. parallel zur Ebe­ ne der Oberflächen, wenn eine axiale Mißausrichtung oder Versetzung der Drehachsen 20 und 22 erfolgt.

Ferner sind die Schersteifigkeiten, d. h. die Steifigkeit gegenüber Kräften, die par­ allel zur Ebene der Oberflächen aufgebracht werden, auf gegenüberliegende Laminatkörper 62 ausgeübt werden im wesentlichen gleich. Vorzugsweise sind sämtliche Laminatkörper 62 mit der gleichen Drucksteifigkeit und der gleichen Schersteifigkeit hergestellt. Hierdurch wird erreicht, daß die Kupplung mit konstanter Geschwindigkeit umläuft, so daß beim Anlegen eines Drehmoments an eine Welle 12 oder 14 mit gleichbleibender Geschwindigkeit das Drehmoment über das Gelenk auf die andere Welle derart übertragen wird, so daß sich diese Welle mit jener Geschwindigkeit dreht, und zwar unabhängig davon, ob die Achsen 12 und 14 aufeinan­ der ausgerichtet oder winkelmäßig einer Mißausrichtung unterworfen sind. Insbesondere sind bei einer Konstantge­ schwindigkeitskupplung die Wellen 12 und 14 und die Zwi­ schenglieder sämtlich in der neutralen Stellung montiert, so daß die Achsen 20, 22 und 48 sämtlich durch einen Punkt 64 laufen, wobei die Achse 48 den Winkel, der durch die Achsen 20 und 22 gebildet wird, teilt. Die Achse 48 verbleibt als Winkelhalbierende des durch die Achsen 20 und 22 gebildeten Winkels, unabhängig davon, ob eine oder beide Wellen 12 und 14 winkelmäßig aus ihrer neutra­ len Stellung ausgelenkt sind oder nicht.

Um die Wellen 12 und 14 auf den jeweiligen Achsen 30 zu halten und um die Zwischenglieder 16 und 18 auf der Mit­ telachse 48 zu halten, ist eine elastomere Auskleidung 66 zwi­ schen den gegenüberliegenden, zylindrisch gestalteten Oberflächen vorgesehen und durch Verkleben oder andere Maßnahmen befestigt, welche zylindrischen Oberflä­ chen durch die zylindrischen Oberflächen 28 der Joche 26 und die entsprechenden Oberflächen 38 der Zwischenglieder gebildet werden, und von den gegenüberliegenden Oberflä­ chen, die durch den Rand 46 der Zunge 44 und die zylin­ drische Wand 56 des Zwischengliedes 16 gebildet sind.

Claims (4)

1. Homokinetisches Tracta-Gelenk mit einem Antriebsgabeljoch (26) und einem Abtriebsgabeljoch (26) und zwei miteinander und mit den Jochen in Formschlußeingriff stehenden Zwischengliedern (16, 18), bei dem der Formschlußeingriff und die Drehmoment­ übertragung über achsparallele relativ zueinander winkelbeweg­ liche Oberflächen (32, 34, 40, 42, 52, 54, 58, 60) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der winkelbeweglich gegenüberstehenden Oberflächen (32-40, 34-42, 52-58, 54-60) über ein aus abwechselnden und miteinander verklebten Schichten (63, 65) aus gummielastischem Material bzw. Blech bestehende Laminatkörper (62) derart miteinander verbunden sind, daß Winkelversetzungen und axiale Versetzungen als Scherbeanspru­ chungen aufgenommen werden.

2. Homokinetisches Tracta-Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminatkörper (62) mit äußeren und inneren gummielastischen Schichten (63) an den Oberflächen (32, 34, 40, 42, 52, 54, 58, 60) angreifen.

3. Homokinetisches Tracta-Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteifigkeit aller Laminatkörper im wesentlichen gleich ist.

4. Homokinetisches Tracta-Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schersteifigkeit aller Laminatkörper im wesentlichen gleich ist.