DE102006049665A1

DE102006049665A1 - Kupplung für eine Kardanwelle

Info

Publication number: DE102006049665A1
Application number: DE102006049665A
Authority: DE
Inventors: Markus Dürre; Friedrich Back
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-10-19
Also published as: DE102006049665B4

Abstract

Eine Kupplung für eine Kardanwelle, umfassend einen ersten Flansch (1) und einen zweiten Flansch (2), wobei der erste Flansch (1) den zweiten Flansch (2) zumindest bereichsweise umgibt und wobei dem ersten Flansch (1) Auskragungen (5) zugeordnet sind, welche in Aufnahmen (6) des zweiten Flanschs (2) eingreifen, ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine Kupplung der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass diese nach problemloser Fertigung ein zuverlässiges Ineinandergreifen der kraftübertragenden Bauteile gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (1) einstückig aus einem einzigen Grundkörper (1) herausgeformt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Kupplung für eine Kardanwelle, umfassend einen ersten Flansch und einen zweiten Flansch, wobei der erste Flansch den zweiten Flansch zumindest bereichsweise umgibt und wobei dem ersten Flansch Auskragungen zugeordnet sind, welche in Aufnahmen des zweiten Flanschs eingreifen.
Stand der Technik
Kupplungen der genannten Art sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 195 15 103 A1 , bereits bekannt, weisen jedoch Nachteile im Hinblick auf deren Fertigung auf.
Zur Herstellung der gattungsgemäßen Kupplungen werden verhältnismäßig viele Einzelbauteile benötigt, die in aufwendiger Weise aufeinander abgestimmt werden müssen. Insbesondere muss bei der Fertigung mit erhöhter Sorgfalt darauf geachtet werden, dass die einzelnen Bauteile mit möglichst wenig Spiel ineinander greifen und ausreichend stabil sind.
Die bekannten Kupplungen können in axialer Richtung Kräfte häufig nicht schadensfrei aufnehmen und sind nach Unfällen schwer beschädigt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs genannten Art derart aus zu gestalten und weiter zu bilden, dass diese nach problemloser Fertigung ein zuverlässiges Ineinandergreifen der kraftübertragenden Bauteile gewährleistet.
Diese Aufgabe löst erfindungsgemäß eine Kupplung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass ein Flansch, welcher einstückig ausgebildet ist, keine Schwachstellen aufweist, die durch Schweißnähte an den Auskragungen verursacht werden können. Die Auskragungen greifen klauenförmig in Aufnahmen ein und sind aufgrund ihrer drehmomentübertragenden Funktion besonders hohen Belastungen ausgesetzt. Des Weiteren ist erkannt worden, dass die Ausformung aller Strukturen des Flanschs aus einem Grundkörper erlaubt, den Flansch als Schmiedeflansch zu fertigen. Diese Fertigung lässt sich maschinell relativ zügig durchführen. Insoweit ist ein rascher Fertigungsprozess bei zuverlässigem Ineinandergreifen der kraftübertragenden Bauteile gewährleistet und die genannte Aufgabe gelöst.
Vor diesem Hintergrund könnten die Auskragungen aus dem Grundkörper herausgeformt sein. Diese Ausgestaltung realisiert eine sehr stabile Kupplung, da die Auskragungen an ihren Fußpunkten nahe der Achse des Grundkörpers problemlos verdickt oder verstärkt ausgebildet werden können.
Dem ersten und dem zweiten Flansch könnten zylindrische, umlaufende Bereiche zugeordnet sein, welche durch Elastomerlagen beabstandet sind.
Durch die Beabstandung der Bereiche voneinander in axialer Richtung wird eine hohe kardanische Steifigkeit derart bewirkt, dass eine Erhöhung der biegekritischen Drehzahl ermöglicht ist. Durch die radiale Beabstandung mittels der Elastomerlagen wird eine radiale Zentrierung der Anordnung bewirkt.
Der erste Flansch könnte eine Ausstülpung aufweisen. Eine Ausstülpung kann einen Durchgangsbereich eines zweiten Flanschs derart hintergreifen, dass hierdurch eine Axialfixierung der Flansche relativ zueinander realisierbar ist. Insbesondere ist hierbei vorteilhaft, dass die Ausstülpung eine Hinterschneidung ausbildet, die ein Ineinanderstecken und Verrasten der Flansche miteinander erlaubt. Die Ausstülpung könnte dabei mit einem Randbereich auf einer Anlage des Durchgangsbereichs aufliegen.
Vor diesem Hintergrund könnte die Ausstülpung als Wulst eines zylindrischen Stabs ausgebildet sein. Ein Wulst kann am Stab umlaufend angebracht sein und durch Abfräsen oder Abtragen von Stabmaterial problemlos erzeugt werden. Durch das Abtragen von Stabmaterial wird am Wulst ein flacher Randbereich geschaffen, der auf einer Anlage zur Auflage kommen kann.
Dem Durchgangsbereich könnte eine Elastomerlage zugeordnet sein. Eine Elastomerlage ist aufgrund ihrer Elastizität deformierbar. Daher kann ein Stab mit einer wulstförmigen Ausstülpung durch einen mit einer Elastomerlage ausgekleideten engen Kanal problemlos unter Deformierung der Elastomerlage durchgeschoben werden. Wenn die Ausstülpung den Kanal passiert hat, kann diese mit einem Randbereich auf der Elastomerlage aufliegen, die nach Passieren der Ausstülpung in ihrer Ausgangsdicke zurückspringt. Hierdurch ist ein Verrasten zweier Flansche möglich. Die Elastomerlage bewirkt des Weiteren eine nahezu spielfreie Anlage der Flansche aneinander, nämlich einen elastischen Presssitz.
Die Ausstülpung könnte zumindest bereichsweise unter axialer Kraftbeaufschlagung an der Elastomerlage aufliegen. Hierdurch wird eine nahezu spielfreie axiale Lagerung der Flansche zueinander gewährleistet.
Dem zweiten Flansch könnte ein Wellenrohr zugeordnet sein. Diese Ausgestaltung erlaubt die Übertragung von Drehmomenten durch die Kupplung. Das Wellenrohr könnte mit dem zweiten Flansch verschweißt sein, um eine besonders feste Verbindung herzustellen.
Der zweite Flansch ist als Tiefziehteil oder Stahlgussbauteil ausgestaltet. Tiefziehteile können kostengünstig und rasch, Stahlgussbauteile in großer Formenvielfalt einstückig problemlos gefertigt werden.
Eine Elastomerlage könnte an der Innenfläche des zweiten Flanschs festgelegt sein. Diese Ausgestaltung begünstigt ein Ineinanderstecken der Flansche, da die Elastomerlage aufgrund der sackartigen Ausbildung des zweiten Flanschs beim Einpressen des ersten Flanschs nicht entweichen kann.
Die Elastomerlage kann axiale Lasten und Kraftstöße dämpfend aufnehmen und wirkt daher materialschonend auf die Flansche. Die Elastomerlage könnte die Flansche gegeneinander isolieren, indem sie diese voneinander beabstandet. Eine solche Isolierung der Flansche bewirkt, dass keine metallischen Bereiche direkt aneinander liegen und unterbindet somit die Ausbildung von Schallbrücken. Die Elastomerlage könnte zur Erfüllung dieser Funktionen auch am ersten Flansch, insbesondere im Bereich der Auskragungen, festgelegt sein. Die Auskragungen könnten insbesondere mit einer Gummierung versehen sein, welche diese einkleidet und nahezu völlig umschließt.
Die Auskragungen ragen sternförmig von der Längsachse des ersten Flanschs ab. Diese Ausgestaltung erlaubt ein besonders festes und tiefes Eingreifen der Auskragungen in die Aufnahmen des zweiten Flanschs. Ganz konkret könnten vorzugsweise fünf Auskragungen sternförmig abragen. Diese Anzahl bewirkt überraschenderweise ein nahezu völlig spielfreies Ineinandergreifen der Flansche bei optimierter Drehmomentübertragung und besonders langer Lebensdauer der Kupplung. Fünf Auskragungen verhindern überraschenderweise wirksam ein rasches Ausschlagen und Ausweiten der Aufnahmen auch bei stärkster Belastung.
Die Auskragungen könnten aus dem Grundkörper des ersten Flanschs herausgebildet und im Querschnitt bereichsweise rechteckförmig ausgebildet sein. Die rechteckförmige Ausgestaltung erlaubt eine großflächige Anlage der Auskragungen innerhalb der Aufnahmen des zweiten Flanschs.
Die Auskragungen könnten auch als Ecken eines Polygons ausgestaltet sein. Dabei ist denkbar, dass drei-, vier- oder mehreckige Polygone aus dem ersten Flansch herausgebildet sind, welche die Auskragungen bereitstellen. Die Ecken sind besonders biegestabil, da sie im Verhältnis zu ihrer Länge sehr breit ausgestaltet sind.
Der erste Flansch könnte als Kreuzgelenkflansch ausgestaltet sein. Hierdurch wird eine Verwendung der Kupplung für Kardanwellen eröffnet.
Dem ersten Flansch könnte ein Aufnahmebereich zugeordnet sein, der als Kreuzgabel ausgestaltet ist. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt die Aufnahme einer Stange durch den Aufnahmebereich. Des Weiteren ist das Anschließen einer weiteren Welle mit Winkelversatz möglich.
Denkbar ist auch eine Ausgestaltung des ersten Flanschs als Gleichlaufgelenk. Prinzipiell ist die Kupplung aufgrund ihrer problemlosen Herstellbarkeit in Kraftfahrzeugen aller Art kostengünstig einsetzbar.
Die genannten Elastomerlagen könnten erst eingebracht werden, wenn die Flansche bereits ineinander gesteckt sind. Bei diesem Verfahren können die Elastomerlagen Toleranzen und Unebenheiten wirkungsvoll ausgleichen.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.
In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
1 eine Schnittansicht zweier ineinander gesteckter Flansche und
2 ein Schnittansicht entlang der Linie E-E aus 1.
Ausführung der Erfindung
1 zeigt eine Kupplung, umfassend einen ersten Flansch 1 und einen zweiten Flansch 2. Der erste Flansch 1 umgibt den zweiten Flansch 2 zumindest bereichsweise, wobei dem ersten Flansch 1 Auskragungen 5 zugeordnet sind, welche in Aufnahmen 6 des zweiten Flanschs 2 eingreifen.
Der erste Flansch 1 ist einstückig aus einem einzigen Grundkörper 1 herausgeformt. Der Flansch 1 ist als Schmiedeflansch ausgestaltet.
Zwischen dem ersten Flansch 1 und dem zweiten Flansch 2 ist an zylindrischen Bereichen 13, 14 der Flansche 1, 2 jeweils zumindest eine Elastomerlage 3 zur Radialzentrierung und zur Bewirkung einer kardanischen Steifigkeit angeordnet.
Der erste Flansch 1 weist eine Ausstülpung 7 auf, welche einen Durchgangsbereich 8 des zweiten Flanschs 2 hintergreift. Die Ausstülpung 7 ist als Wulst 7a eines zylindrischen Stabs 9 ausgebildet. Dem Durchgangsbereich 8 ist eine Elastomerlage 3 zugeordnet, auf welcher der Wulst 7a zumindest bereichsweise unter axialer Kraftbeaufschlagung aufliegt. Hierdurch wird eine Axialfixierung der Flansche 1 und 2 bewirkt.
Dem zweiten Flansch 2 ist ein Wellenrohr 4 zugeordnet, wobei der zweite Flansch als Antriebs- oder Abtriebsflansch fungiert. Der zweite Flansch 2 kann als Tiefziehteil oder als Stahlgussbauteil ausgestaltet sein. Das Wellenrohr 4 ist mit dem Flansch 2 verschweißt.
Zwischen dem ersten Flansch 1 und dem zweiten Flansch 2 ist eine Elastomerlage 3 zur Radialzentrierung der Flansche 1, 2 angeordnet. Die Elastomerlage 3 ist an der Innenfläche des zweiten Flanschs 2 festgelegt.
2 zeigt eine Schnittzeichnung entlang der in 1 gezeigten Linie E-E.
Gemäß 2 ragen fünf Auskragungen 5 sternförmig von der Längsachse 10 des ersten Flanschs 1 ab. Die Auskragungen 5 sind aus dem Grundkörper des Flanschs 1 herausgebildet und im Querschnitt bereichsweise rechteckförmig ausgebildet. Die Auskragungen 5 greifen klauenförmig in die Aufnahmen 6 des zweiten Flanschs 2 ein und bewirken eine zuverlässige Übertragung des Drehmoments.
Zwischen den Auskragungen 5 und den Innenwandungen der Aufnahmen 6 ist eine Elastomerlage 3 angeordnet. Die Auskragungen 5 können jedoch auch mit einer Gummierung versehen sein, die auf diesen aufvulkanisiert ist. Die Elastomerlage 3 bewirkt eine Lastaufnahme in axialer Richtung, wenn nämlich die Flansche 1 und 2 in axialer Richtung gegeneinander gestoßen werden.
Die Auskragungen 5 sind an ihren Fußpunkten, welche der Längsachse 10 zugeordnet sind, verdickt ausgebildet. Die Auskragungen 10 sind aus dem Grundkörper 1 des Flanschs 1 durch ein Schmiedeverfahren herausgebildet.
Der erste Flansch 1 ist als Kreuzgelenk ausgebildet und weist einen Aufnahmebereich 11 auf, der als Kreuzgabel ausgestaltet ist. Dieser weist zwei miteinander fluchtende Durchgänge 12 zur Aufnahme einer Stange auf.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die Patentansprüche verwiesen.
Abschließend sei ausdrücklich hervorgehoben, dass das zuvor rein willkürlich gewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims

Kupplung für eine Kardanwelle, umfassend einen ersten Flansch (1) und einen zweiten Flansch (2), wobei der erste Flansch (1) den zweiten Flansch (2) zumindest bereichsweise umgibt und wobei dem ersten Flansch (1) Auskragungen (5) zugeordnet sind, welche in Aufnahmen (6) des zweiten Flanschs (2) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (1) einstückig aus einem einzigen Grundkörper (1) herausgeformt ist.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskragungen (5) aus dem Grundkörper (1) herausgeformt sind.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Flansch (1) und dem zweiten Flansch (2) an zylindrischen Bereichen (13, 14) der Flansche (1, 2) jeweils zumindest eine Elastomerlage (3) zur Radialzentrierung und zur Bewirkung einer kardanischen Steifigkeit angeordnet ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flansch eine Ausstülpung (7) aufweist, welche einen Durchgangsbereich (8) des zweiten Flanschs (2) hintergreift.
Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstülpung (7) als Wulst (7a) eines zylindrischen Stabs (9) ausgebildet ist.
Kupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Durchgangsbereich (8) eine Elastomerlage (3) zugeordnet ist.
Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstülpung (7) an der Elastomerlage (3) zumindest bereichsweise unter axialer Kraftbeaufschlagung aufliegt.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Flansch (2) ein Wellenrohr (4) zugeordnet ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Flansch (2) als Tiefziehteil oder als Stahlgussbauteil ausgestaltet ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elastomerlage (3) an der Innenfläche des zweiten Flanschs (2) festgelegt ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskragungen (5) sternförmig von der Längsachse (10) des ersten Flanschs (1) abragen.
Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskragungen (5) aus dem Grundkörper (1) des Flanschs (1) herausgebildet und im Querschnitt bereichsweise rechteckförmig ausgebildet sind.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskragungen (5) als Ecken eines Polygons ausgebildet sind, welches aus dem ersten Flansch (1) herausgebildet ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flansch (1) als Kreuzgelenk ausgebildet ist.
Kupplung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flansch (1) einen Aufnahmebereich (11) aufweist, der als Kreuzgabel ausgestaltet ist.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flansch (1) als Gleichlaufgelenk ausgestaltet ist.