DE3906201C2 - Drehelastische Klauenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkscheibenkupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine solche Gelenkscheibenkupplung ist aus DE-OS 22 34 437 bekannt. Die die Kupplungsklauen dabei in Umfangsrichtung aufeinander abstützenden, säulenförmig ausgebildeten Feder­ körper sind von homogenem Aufbau. Ausführungen, die die Übertragung großer Drehmomente gestatten zeichnen sich dementsprechend durch eine große axiale und kardanische Steifigkeit aus.

Aus der US 4,050,266 ist eine Kupplung bekannt, bei der nicht mehr als vier coplanare, radial verlaufende Arme oder Klauen vorgesehen sind. Durch die vorbekannte Kupplung soll die Aufgabe gelöst werden, die Spannsteifigkeit an den elastomeren Federkörpern zu reduzieren. Die Auslegung der Kupplung ist derart getroffen, daß die Schersteifigkeit wesentlich geringer ist, als die Spannsteifigkeit des jewei­ ligen elastomeren Körpers, so daß im Kupplungszustand haupt­ sächlich eine Scherbelastung durch Auslenkung, aber keine Spannbelastung als Ausgleich auftritt. Die Stützplatten sind als Eigenversteifungen der elastomeren Körper ausgebildet.

Aus der US 4,743,218 ist eine Kupplung bekannt, bei der Fehlausrichtungen der beiden Kupplungskörper zueinander durch eine entsprechende Wahl der Kompressions- oder Scherbewegung an den im wesentlichen mit parallelen Seiten versehenen flexiblen Elementen ausgeglichen werden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Gelenk­ scheibenkupplung derart weiterzuentwickeln, daß hohe Dreh­ momente bei vergleichsweise verminderter, axialer und karda­ nischer Steifigkeit übertragen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Gelenkscheiben­ kupplung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche bezug.

Zur Übertragung hoher Drehmomente bei verminderter axialer und kardanischer Steifigkeit ist die Kombination folgender Merkmale vorgesehen:

• - Die Federkörper umfassen wenigstens zwei in Umfangs­ richtung benachbarte Teilkörper,
• - die Teilkörper sind durch unnachgiebige Stützplatten aneinander festgelegt,
• - die Stützplatten erstrecken sich unter Vermeidung einer Berührung der Kupplungskörper quer zur Umfangsrichtung, und
• - die Stützplatten berühren die Teilkörper mit eben ausgebildeten Flächen.

Die Federkörper sind zweckmäßig als Schichtfedern ausgebil­ det. Sie verleihen der erfindungsgemäßen Gelenkscheiben­ kupplung die Fähigkeit, große Drehmomente bei relativ vermin­ derter axialer und kardanischer Steifigkeit zu übertragen. Die erfindungsgemäße Gelenkscheibenkupplung eignet sich hierdurch in hervorragender Weise zu einer Verwendung in Teilen des Antriebstranges von Kraftfahrzeugen, welche während ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung der Einwirkung von Winkelverlagerungen der angeschlossenen Teile ausgesetzt sind. Derartige Winkelverlagerungen können sich beispiels­ weise im Bereich der Kardanwelle beim Einfedern der Hinter­ achse ergeben. Sie werden in der erfindungsgemäßen Gelenk­ scheibenkupplung weichelastisch aufgefangen und führen nicht mehr zum Auftreten von akustisch störenden Schwingungen. Dennoch lassen sich große Drehmomente problemlos übertragen.

Eine besonders geringe axiale und kardanische Steifigkeit wird erhalten, wenn die Stützplatten die Teilkörper mit im wesentlichen ebenen Flächen berühren. Diese sollen sich bevorzugt quer zur Umfangsrichtung erstrecken.

Die Stützplatten können an sich aus jedem einschlägig verwen­ deten Hartwerkstoff bestehen, beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunstharz. Als besonders zweckmäßig hat es sich demgegenüber erwiesen, Metallscheiben zu verwenden, beispielsweise solche aus Aluminium oder Stahl. Die Dauer­ haltbarkeit ist in diesem Falle ganz besonders groß.

Die Teilkörper können während ihrer Formgebung und Ver­ festigung an die Kupplungsklauen und die Stützplatten an­ vulkanisiert sein. Neben einer vereinfachten Herstellung resultiert in diesem Falle eine unlösbare Verbindung zwischen den Teilkörpern einerseits und den Kupplungsklauen und Stützplatten andererseits, was im Hinblick auf die Gewähr­ leistung einer guter Funktionssicherheit von großem Vorteil ist.

Die Teilkörper eines jeden Federkörpers können eine von­ einander abweichende Gestalt, Nachgiebigkeit und/oder Mate­ rialdämpfung haben, was es gestattet, die sich bei der Übertragung von Drehmomenten ergebende Dämpfungscharak­ teristik besonderen Gegebenheiten anzupassen. Für gebräuch­ liche Anwendungsfälle genügt dem gegenüber eine Ausführung, bei der die Teilkörper eines jeden Federkörpers von überein­ stimmender Gestalt, Nachgiebigkeit sind. Eine solche Aus­ führung läßt sich aus einer einzigen Gummisorte wesentlich kostengünstiger erzeugen.

Die Teilkörper benachbarter Federkörper können eine von­ einander abweichende Gestalt und/oder Nachgiebigkeit und/oder Materialdämpfung haben, um beispielsweise den besonderen Erfordernissen in der Zug- oder Schubphase bzw. der Vor- und der Rückwärtsfahrt eines Kraftfahrzeuges in gleichwertiger Weise gerecht zu werden. In beiden Fällen ist unabhängig voneinander eine Optimierung möglich, was es gestattet, die sich betriebsbedingt ergebenden, voneinander abweichenden und in akustischer Hinsicht oftmals störend in Erscheinung tretenden Schwingungen gleichwertig zu isolieren.

Die Stützplatten können von den beiderseits angrenzenden Teilkörpern im Bereich von wenigstens einer Durchbrechung durchdrungen sein.

Hinsichtlich der Sicherheit der Einbindung der Stützplatten läßt sich hierdurch eine zusätzliche Verbesserung erzielen. Gleich­ wohl ergibt sich der erfindungsgemäß angestrebte Effekt einer gezielten Querversteifung der Federkörper auch dann, wenn die Stützplatten durch in sich unnachgiebige Lochplatten gebildet sind.

Eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Gelenk­ scheibenkupplung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Gelenkscheibenkupplung in der Vorderansicht,

Fig. 2 die Gelenkscheibenkupplung nach Fig. 1 in längsgeschnittener Darstellung,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Seitenansicht einer Gelenkscheiben­ kupplung entsprechend Fig. 1,

Fig. 4 eine zu Fig. 1 ähnliche Gelenkscheibenkupplung in der Vorderan­ sicht.

Die gezeigte Gelenkscheibenkupplung besteht aus Gewichtsgründen aus zwei sternförmig ausgebildeten Kupplungskörpern 1, 2 aus Aluminium oder einem faserverstärkten Kunststoff, an denen gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte, axial in entgegen­ gesetzter Richtung vorspringende, ineinandergreifende Kupplungs­ klauen 3 vorgesehen sind, wobei zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Kupplungsklauen 3 sich in Umfangsrichtung erstrecken­ de, säulenförmig ausgebildete Federkörper 4 aus gummielastischem Werkstoff angeordnet sind und wobei zwischen den beiden Kupp­ lungskörpern 1, 2 eine Zentriereinrichtung 8 zur Vermeidung von radialen Ausweich­ bewegungen der Kupplungskörper 1, 2 während der Übertragung von Drehmomenten vorgesehen ist.

Die in Umfangsrichtung aufeinander folgende Federkörper 4 sind untereinander gleich gestaltet. Sie umfassen jeweils eine gleichgroße Anzahl von in Umfangsrichtung benachbarten Teilkörpern 4.1 . . . 4.n, welche durch unnachgiebigen Stütz­ platten 5 in Gestalt von Metallscheiben aneinander festgelegt sind, wobei die Stützplatten 5 unter Vermeidung einer Berüh­ rung der Kupplungskörper 1, 2 sich im wesentlichen quer zu den Federkörpern 4 und zur Umfangsrichtung erstrecken. Die Federkörper 4 erfahren hierdurch eine längsgerichtete Aus­ steifung im Bereich. Sie können dadurch im Hinblick auf die Übertragung eines vorgegebenen Drehmomentes aus einem gummi­ elastischen Werkstoff erzeugt sein, der besonders weich­ elastisch ist. Für die Reduzierung der axialen und karda­ nischen Steifigkeit und damit die Schwingungsisolierung ist das von großem Vorteil.

Die in Fig. 2 gezeigte Gelenkscheibenkupplung weist zwei Kupplungskörper 1, 2 auf, welche jeweils sternförmig ge­ staltet und mit drei ineinander eingreifenden Kupplungsklauen versehen sind. Desweiteren ist der Kupplungskörper 1 im Bereich seines Innenumfanges mit einem in axialer Richtung vorspringenden, hohlzylindrisch ausgebildeten Ansatz 6 versehen, der in eine konzentrische Bohrung des anderen Kupplungskörpers 2 axial hineinragt und durch die Zentrier­ einrichtung 8 auf dieser abgestützt ist. Radiale Relativ­ verlagerungen der Kupplungskörper sind dadurch während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Gelenkscheibenkupplung weitestgehend ausgeschlossen.

Die Zentriereinrichtung 8 besteht aus zwei einander kon­ zentrisch umschließenden, metallischen Ringen, welche durch einen Zwischenring 7 aus weichelastischem Gummi schwingungs­ isoliert aneinander festgelegt sind. Nur zwischen einem der Ringe und dem unmittelbar angrenzenden Kupplungskörper ist eine reibschlüssige Verbindung vorhanden, gegenüber dem anderen Kupplungskörper eine Gleitlagerung vorgesehen. Eine durch die bestimmungsgemäße Verwendung verursachte Beschädi­ gung des Zwischenringes ist hierdurch ausgeschlossen.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Seitenansicht der Gelenkscheibenkupplung gemäß Fig. 1 im Bereich von einem Federkörper 4. Zwischen den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Kupplungsklauen 3 sind mehrere Teilkörper 4.1 bis 4.6 einander in einer Reihenschaltung zugeordnet, die durch quer zu ihrer Erstreckung angeordnete Stützplatten 5 aus metallischem Werkstoff verbunden sind. Die Stützplatten 5 sind beiderseits durch ebene Flächen begrenzt.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung, die vom grundsätzlichen Aufbau her mit der vorstehend beschriebenen übereinstimmt. Die in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Federkörper 4 haben indessen in Umfangsrichtung eine voneinander abweichende Größe und Nachgiebigkeit. Hierdurch weist die Gelenkschei­ benkupplung bei der Übertragung eines rechts gerichteten Drehmomentes eine andere elastische Nachgiebigkeit auf als bei der Übertragung eines linksgerichteten Drehmomentes. Für die Verwendung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges ist das von großem Vorteil.

Claims (7)

1. Drehelastische Gelenkscheibenkupplung, bestehend aus zwei sternförmig ausgebildeten Kupplungskörpern, an denen gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte, axial in entgegengesetzter Richtung vorspringende, ineinander­ greifende Kupplungsklauen vorgesehen sind, wobei zwi­ chen den in Umfangsrichtung benachbarten Kupplungs­ klauen sich in Umfangsrichtung erstreckende, säulen­ förmig ausgebildete Federkörper aus gummielastischem Werkstoff angeordnet sind und wobei zwischen den beiden Kupplungskörpern eine Zentriereinrichtung zur Vermeidung von radialen Ausweichbewegungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung hoher Drehmomente bei verminderter axialer und kardanischer Steifigkeit die Kombination folgender Merkmale vorgesehen ist:

• - die Federkörper (4) wenigstens zwei in Umfangsrich­ tung benachbarte Teilkörper (4.1 . . . 4.n) umfassen,
• - die Teilkörper (4.1 . . . 4.n) durch nachgiebige Stütz­ platten (5) aneinander festgelegt sind,
• - die Stützplatten (5) unter Vermeidung einer Berührung der Kupplungskörper (1, 2) sich quer zur Umfangsrich­ tung erstrecken und
• - die Stützplatten (5) die Teilkörper (4.1 . . . 4.n) mit eben ausgebildeten Flächen berühren.

2. Gelenkscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stützplatten (5) aus einem me­ tallischen Werkstoff bestehen.

3. Gelenkscheibenkupplung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper (4.1 . . . 4.n) während ihrer Formgebung und Verfestigung an die Kupplungsklauen (3) und die Stützplatten (5) anvulkanisiert sind.

4. Gelenkscheibenkupplung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper (4.1 . . . 4.n) eines jeden Federkörpers (4) von übereinstimmender Gestalt und/oder Nachgiebigkeit sind.

5. Gelenkscheibenkupplung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper (4.1 . . . 4.n) be­ nachbarter Federkörper (4) eine voneinander abweichende Gestalt und/oder Nachgiebigkeit haben.

6. Gelenkscheibenkupplung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten (5) von den beider­ seits angrenzenden Teilkörpern (4.1 . . . 4.n) im Bereich von wenigstens einer Durchbrechung durchdrungen sind.

7. Gelenkscheibenkupplung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten (5) aus Metall­ scheiben bestehen.