DE102009009683A1 - Drehmomentübertragungseinrichtung insbesondere für Automobile und Motorräder - Google Patents
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Abstract
Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für Automobile und Motorräder, mit einem Antriebselement, das eine Anzahl erster Anlenkpunkte aufweist, einem Abtriebselement, das dieselbe Anzahl zweiter Anlenkpunkte aufweist, wobei in einer Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung, betrachtet auf jeden ersten Anlenkpunkt, jeweils ein zweiter Anlenkpunkt folgt und umgekehrt. Ferner sind Kopplungselemente vorgesehen, wobei jeder der ersten Anlenkpunkte über mindestens ein Kopplungselement mit dem in der einen Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt und über mindestens ein Kopplungselement mit dem in der entgegengesetzten Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt gekoppelt ist. Bei den Koppplungselementen handelt es sich um blattfederartige Elemente.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung insbesondere für Automobile und Motorräder, gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
- Bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb ist die Getriebeausgangswelle üblicherweise über eine Gelenkwelle und mehrere Gelenke mit dem Hinterachsgetriebe gekoppelt. Aus schwingungstechnischen Gründen weisen die Gelenkwellen herkömmlicher Fahrzeuge in ihrem Mittelbereich üblicherweise ein Mittengelenk und ein Mittellager auf. Üblicherweise ist in diesem Bereich auch ein „Verschiebefreiheitsgrad” vorgesehen, wodurch in begrenztem Umfang ein „Längenausgleich” zwischen dem Getriebeausgang und dem Eingang des Hinterachsgetriebes ermöglicht wird.
- Eine konstruktive Vereinfachung wäre möglich, wenn es gelänge, anstatt einer „mehrteiligen Gelenkwelle” eine „einteilige Gelenkwelle” einzusetzen. Der „Längenausgleich” müsste dann an einem der beiden Enden der Gelenkwelle vorgesehen sein. Wünschenswert wäre es, wenn man eine „Verbindungseinrichtung” zur Kopplung einer Gelenkwelle mit einem Getriebeausgang bzw. mit einem Getriebeeingang zur Verfügung hätte, die nicht nur eine Drehmomentübertragung ermöglicht, sondern die darüber hinaus auch zumindest in begrenztem Umfang einen „Verschiebefreiheitsgrad” aufweist und Kippwinkel zwischen den miteinander zu koppelnden Elementen ausgleichen kann.
- Eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung ist aus der älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2008 034 214.9 bereits bekannt. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv andersartig gestaltete Drehmomentübertragungseinrichtung zu schaffen, die gleichermaßen die oben erwähnten Anforderungen erfüllt.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung, insbesondere für Automobile und Motorräder, mit einem Antriebselement, das eine Anzahl erster „Anlenkpunkte” aufweist, und einem Abtriebselement, das dieselbe Anzahl zweiter „Anlenkpunkte” aufweist, wobei in einer Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung betrachtet auf jeden ersten Anlenkpunkt jeweils ein zweiter Anlenkpunkt folgt, und umgekehrt. Ferner sind „Kopplungselemente” vorgesehen. Jeder der ersten Anlenkpunkte ist über mindestens ein Kopplungselement mit dem in der einen Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt und über mindestens ein Kopplungselement mit dem in der entgegengesetzten Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt gekoppelt.
- Der Kern der Erfindung besteht darin, dass es sich bei den Kopplungselementen um blattfederartige Elemente handelt, die in ihrer Längsrichtung, d. h. in Tangential- bzw. Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung Zugkräfte übertragen können und die zumindest in gewissem Umfang biegeelastisch sind, wodurch in entsprechendem Umfang ein „Längen ausgleich” und gegebenenfalls ein „Kippwinkelausgleich” zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ermöglicht wird.
- Die ersten und die zweiten Anlenkpunkte können jeweils auf einem Kreis angeordnet sein. Sie müssen aber nicht notwendigerweise auf einem Kreis angeordnet sein. Ferner können die ersten Anlenkpunkte in Umfangs- bzw. Kreisrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Auch die zweiten Anlenkpunkte können in Umfangs- bzw. Kreisrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sein.
- Die blattfederartigen Elemente können ganz oder zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt sein. Hierfür in Frage kommt insbesondere ein faserverstärkter, z. B. ein glasfaserverstärkter Kunststoff. Die in dem Kunststoff verteilt angeordneten Fasern sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Vorzugsweise liegt die „Richtungstoleranz” zwischen einzelnen Fasern im Bereich Plusminus 5 Grad. Eine derartige nahezu „unidirektionale Ausrichtung” der Verstärkungsfasern in Lastrichtung, d. h. in Längsrichtung der blattfederartigen Elemente bzw. in Tangential- bzw. Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung, ermöglicht die Übertragung sehr hoher Zugkräfte und somit sehr hoher Drehmomente.
- Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung; -
2 mehrere in Axialrichtung hintereinander angeordnete Kopplungselementpakete; -
3 ein blattfederartiges Element gemäß der Erfindung in Seitenansicht. -
1 zeigt eine Drehmomentübertragungseinrichtung1 , die ein Antriebselement2 und ein Abtriebselement3 aufweist, das in der hier gezeigten Ansicht weitgehend verdeckt ist. Das Antriebselement2 und das Abtriebselement3 haben jeweils im Wesentlichen die Form eines gleichseitigen Dreiecks mit abgerundeten „Ecken”. Das Antriebselement2 kann beispielsweise mittelbar oder unmittelbar mit der Getriebeausgangswelle eines Fahrzeugs verbunden sein. Das Abtriebselement3 ist hier drehfest mit einer Welle4 verbunden, bei der es sich beispielsweise um eine „Gelenkwelle” handeln kann, mittels der Drehmoment vom Ausgang eines Fahrzeuggetriebes zu einem Hinterachsgetriebe übertragen werden kann. - Das Antriebselement
2 weist drei 120° in Umfangsrichtung voneinander beabstandete „Anlenkpunkte”5 ,6 ,7 auf, die im Folgenden als „erste Anlenkpunkte” bezeichnet werden. - Das Abtriebselement
3 weist ebenfalls drei 120° in Umfangsrichtung voneinander beabstandete „Anlenkpunkte”8 ,9 ,10 auf. Wie aus1 ersichtlich ist, sind die ersten und die zweiten Anlenkpunkte5 –7 bzw.8 –10 in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet und so angeordnet, dass in Umfangsrichtung gesehen auf jeden ersten Anlenkpunkt5 –7 in der einen Umfangsrichtung wie auch in der entgegen gesetzten anderen Umfangsrichtung jeweils ein zweiter Anlenkpunkt8 –10 folgt. - Jeder der ersten Anlenkpunkte
5 –7 ist in der einen Umfangsrichtung wie auch in der entgegen gesetzten anderen Umfangsrichtung jeweils über ein Paar blattfederartiger Elemente11 ,12 drehgekoppelt. - Wie aus
1 sowie aus2 ersichtlich ist, können in Axialrichtung13 gesehen mehrere „Pakete”14 ,15 ,16 blattfederartiger Elemente hintereinander angeordnet sein. Enden17 ,18 eines jeden blattfederartigen Dements11 sind jeweils zwischen ein Paar plattenartiger Klemmelemente19 ,20 bzw.21 ,22 eingeklemmt. Die Klemmelemente19 ,20 bzw.21 ,22 sind, wie aus1 ersichtlich ist, durch Schrauben23 –28 zusammengespannt. -
3 zeigt eines der Klemmelemente11 in vergrößerter Darstellung. Das Klemmelement11 weist ein erstes Ende17 , ein zweites Ende18 und einen dazwischen liegenden, bauchartig nach außen gekrümmten Mittelbereich19 auf. Die beiden Enden17 ,18 gabeln sich jeweils in zwei laschenartige Abschnitte17a ,17b bzw.18a ,18b auf. Im eingebauten Zustand ist zwischen die beiden laschenartigen Abschnitte17a ,17b bzw.18a ,18b jeweils ein keilartiges Element eingebracht. Außenseiten17c ,17d bzw.18c ,18d der laschenartigen Abschnitte17a ,17b bzw.18a ,18b liegen dabei reibschlüssig an zugeordneten rampenartigen Abschnitten der zugeordneten Klemmelemente19 ,20 bzw.21 ,22 an. Die Enden17 ,18 sind somit formschlüssig zwischen den zugeordneten Klemmelementen19 ,20 bzw.21 ,22 eingeklemmt und können in Tangential- bzw. Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung vergleichsweise hohe Kräfte übertragen. - Aufgrund der bauchartigen Krümmung des Mittelabschnitts
19 eines jeden der Kopplungselemente11 sind diese in Axialrichtung13 der Drehmomentübertragungseinrichtung vergleichsweise elastisch, was in gewissem Umfang einen „Längenausgleich” zwischen dem Antriebselement2 und dem Abtriebselement3 , bzw. umgekehrt, ermöglicht. Aufgrund der Elastizität der blattfederartigen Elemente11 ,12 ermöglichen diese in gewissem Umfang auch einen Kippwinkelausgleich zwischen dem Antriebselement2 und dem Abtriebselement3 , so dass eine Drehmomentübertragung auch dann möglich ist, wenn das Antriebselement2 und das Abtriebselement3 nicht exakt koaxial, sondern etwas schräg zueinander stehen. - Die blattfederartigen Kopplungselemente können beispielsweise aus einem Faserkunststoffverbund hergestellt sein. Als Verstärkungsfasern kommen insbesondere Glasfasern in Frage. Alternativ zu einem Faserkunststoffverbund können für die Herstellung der blattfederartigen Elemente
11 ,12 auch zähmodifiziertes Polymermaterial bzw. thermoplastisch zähmodifiziertes Epoxidharz verwendet werden. - Um Verschleißerscheinungen aufgrund von Relativbewegungen zwischen den Außenseiten
17c ,17d bzw.18c ,18d der laschenartigen Abschnitte17a ,17b bzw.18a ,18b und den zugeordneten rampenartigen Flächen der Klemmelemente19 ,20 bzw.21 ,22 zu minimieren, können diese Bereiche bzw. die Berührflächen der Kopplungselemente und/oder der Klemmelemente19 ,20 bzw.21 ,22 aus einem verschleißmindernden Material hergestellt oder mit einem verschleißmindernden Material, wie z. B. Aramid, Polyurethan o. ä., beschichtet sein. - Die blattfederartigen Faserkunststoffverbundbauteile
11 ,12 , werden vorzugsweise im Pressverfahren hergestellt, was die in3 gezeigte Kontur ermöglicht und eine Beschädigung der im Innern des Bauteils11 verteilt angeordneten Fasern verhindert. - Aufgrund der „Vorkrümmung der blattfederartigen Elemente
11 ,12 ist es möglich, sowohl die Drehmomentkennlinie als auch die Rückstellkräfte aus einem eventuellen Axial- und/oder Winkelversatz gezielt einzustellen”. Die Vorkrümmungen sind prinzipiell in verschiedenen Raumrichtungen möglich. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102008034214 [0004]
Claims (12)
- Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ), insbesondere für Automobile und Motorräder, mit • einem Antriebselement (2 ), das eine Anzahl erster Anlenkpunkte (5 ,6 ,7 ) aufweist, • einem Abtriebselement (3 ), das dieselbe Anzahl zweiter Anlenkpunkte (8 ,9 ,10 ) aufweist, wobei in einer Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung (1 ) betrachtet auf jeden ersten Anlenkpunkt (5 ,6 ,7 ) jeweils ein zweiter Anlenkpunkt (8 ,9 ,10 ) folgt, und umgekehrt, und • Kopplungselementen (11 ,12 ) wobei jeder der ersten Anlenkpunkte (5 ,6 ,7 ) über mindestens ein Kopplungselement (11 ,12 ) mit dem in der einen Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt (8 ,9 ,10 ) und über mindestens ein Kopplungselement (11 ,12 ) mit dem in der entgegen gesetzten Umfangsrichtung nächsten zweiten Anlenkpunkt (8 ,9 ,10 ) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kopplungselementen (11 ,12 ) um blattfederartige Elemente handelt. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Anlenkpunkte (5 ,6 ,7 ;8 ,9 ,10 ) jeweils auf einem Kreis angeordnet sind. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anlenkpunkte (5 ,6 ,7 ) in Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung (1 ) gleichmäßig voneinander beabstandet sind, und, dass auch die zweiten Anlenkpunkte (8 ,9 ,10 ) in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. - Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die blattfederartigen Elemente (
11 ,12 ) zumindest teilweise aus Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen. - Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Kunststoff verteilt angeordneten Fasern eines jeden Kopplungselements (
11 ,12 ) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, insbesondere mit einer Toleranz von weniger als 5°. - Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) eine zur Umfangsrichtung senkrechte Axialrichtung (13 ) aufweist, und, dass die blattfederartigen Elemente (11 ,12 ) im wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung (13 ) und tangential zur Umfangsrichtung angeordnet sind. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Axialrichtung (13 ) betrachtet mehrere Pakete (14 –16 ) blattfederartiger Elemente (11 ,12 ) hintereinander angeordnet sind. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die blattfederartigen Elemente (11 ,12 ) in ihrem Mittelbereich (19 ) eine bauchartige Krümmung aufweisen. - Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Anlenkpunkten (
5 ,6 ,7 ) des Antriebselements (2 ) bzw. an den Anlenkpunkten (8 ,9 ,10 ) des Ab triebselements (3 ) Enden (17 ,18 ) der blattfederartigen Elemente (11 ,12 ) jeweils zwischen zwei Klemmelemente (19 ,20 ;21 ,22 ) eingeklemmt sind, wobei die Klemmelemente (19 ,20 ;21 ,22 ) an dem Antriebs- bzw. Abtriebselement (5 ,6 ,7 ;8 ,9 ,10 ) befestigt sind. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (19 ,20 ;21 ,22 ) an den Anlenkpunkten (5 –10 ) mittels Schraubverbindungen mit dem Antrieb- bzw. mit dem Abtriebselement (2 ,3 ) verbunden sind. - Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die blattfederartigen Elemente sich in ihren Endbereichen (
17 ,18 ) in jeweils zwei laschenartige Abschnitte (17a ,17b ,18a ,18b ) aufgabeln, wobei zwischen jeweils zwei laschenartige Abschnitte (17a ,17b ,18a ,18b ) jeweils ein keilartiges Element eingebracht ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass einander zugewandte Seiten der Klemmelemente (
19 ,20 ,21 ,22 ) in Richtung des Mittelbereichs (19 ) des zugeordneten blattfederartigen Elements (11 ,12 ) rampen- bzw. keilartig zusammenlaufen.
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