DE580482C - Gelenkkupplung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gelenkscheibenkupplungen, wie sie hauptsächlich im Kraftwagenbau zur gelenkigen Verbindung der Getriebewelle mit der Differentialwelle Ver-Wendung finden. Bei derartigen Kupplungen wird die Kraftübertragung gewöhnlich durch eine biegsame Scheibe (Gelenkscheibe) vermittelt, an die die zu kuppelnden Wellenenden mit HiKe von Bolzen angeschlossen sind, die an auf den Wellenenden angeordneten Mitnehmerklauen oder Armkreuzen sitzen und durch die Gelenkscheibe hindurchgehen. Die letztere besteht meist aus durch Gewebeeinlage verstärktem Gummi.

Man hat, um den bei gegebenen Abmessungen der Gelenkscheibe für die Übertragung der sich

. hauptsächlich als Zugspannung äußernden Umfangskräfte zur Verfügung stehenden Werkstoff möglichst gut auszunutzen, bereits vorgeschlagen, die Fäden der Verstärkungseinlage der Gelenkscheibe hauptsächlich in der Umfangsrichtung verlaufen zu lassen, die Gelenkscheibe beispielsweise als scheibenförmigen, mit Gummi imprägnierten Schnurwickel auszubilden. Auf diese Weise lassen sich in der Tat sehr große Drehmomente mit Hilfe von verhältnismäßig kleinen Gelenkscheiben übertragen; die Scheibe selbst kann infolge des Aufbaues aus rein auf Zug beanspruchten Elementen im Gegensatz zur lagenweise hergestellten Gewebescheibe rechnerisch erfaßt und somit zweckentsprechend bemessen werden, wobei man von der Anzahl der unverletzten Fäden und der Festigkeit des einzelnen Fadens ausgeht.

Es ist ferner bereits der Vorschlag gemacht, zur Verbesserung der Ausnutzung des Scheibenmaterials für die Kraftübertragung die Verbin- : dung der Scheibe mit den Wellenenden unter Vermeidung von die Scheibe durchdringenden Bolzen in der Weise zu bewirken, daß die Scheibe durch an den Armkreuzen vorgesehene Klemmbacken gefaßt wird, deren Anzugschrauben außerhalb der Scheibe liegen. Demgegenüber erfolgt gemäß der Erfindung die Verbindung der Scheibe mit den Armkreuzen *⁵ durch Einspannen zwischen an den letzteren vorgesehenen Backen und diesen gegenüberliegenden Halteblechen mit Hilfe von in Furchen der letzteren liegenden Draht- oder Bandwicklungen oder durch unmittelbaren gegenseitigen Eingriff der über den inneren und äußeren Scheibenumfang greifenden Ränder der Backen und Haltebleche. Dabei wird der Halt der Scheibe an den Armkreuzen durch an den Backen der letzteren sowie an den Halteblechen vorgesehene Vorsprünge bzw. Vertiefungen, die mit entsprechenden Vertiefungen bzw. Vorsprüngen der Scheibe zusammenfallen, erhöht.

Die neue Verbindungsweise zeichnet sich, zumal wenn außer den Halteblechen auch die mit ihnen zusammenwirkenden Backen der Armkreuze sowie diese selbst aus Blechpreßstücken bestehen, durch große Leichtigkeit und Billigkeit aus. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß die eigentlichen Verbindungsmittel wegen ihres geringen Gewichts sowie ihrer der Drehachse der Kupplung verhältnismäßig nahen

Lage nur wenig zur Erhöhung des Schwungmomentes beitragen, was für die Verwendung der Kupplung bei neuzeitigen Kraftwagen, deren Motoren sehr hohe Drehzahlen besitzen, von besonderer Bedeutung ist.

In den Zeichnungen, die die Erfindung in mehreren Ausführungsformen beispielsweise veranschaulichen, stellt

Fig. ι einen senkrechten Axialschnitt durch ίο eine gemäß der Erfindung ausgebildete Gelenkscheibenkupplung dar.

Fig. 2 veranschaulicht eins der zur Verwendung kommenden Armkreuze von innen gesehen. Fig. 3 stellt dies Armkreuz in einem Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 dar, während

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 2 zeigt.

Fig. 5 zeigt ein Bruchstück der Gelenkscheibe in der Achsrichtung gesehen, während Fig. 6 ein Bruchstück der Scheibe schaubildlich darstellt.

Fig. 7 veranschaulicht im Querschnitt durch die Gelenkscheibe eine andere Ausführungsform der den Anschluß an die Armkreuze vermittelnden Bindung.

Fig. 8 veranschaulicht in schematischer Dar-" stellungsweise eine Ausführungsform der Kupplung mit zwei hintereinandergeschalteten Scheiben.

Bei dem der Darstellung nach Fig. 1 zugrunde gelegten Falle ist angenommen, daß das eine Armkreuz 1 durch Vermittlung eines Flanschringes 2 mit dem betreffenden Wellenende verbunden wird, während das andere Armkreuz 3 an den Flansch 4 einer auf das andere Wellenende aufzuschiebenden Hülse 5 angeschlossen wird. Die Verbindung zwischen dem Armkreuz und dem Flanschring 2 kann beispielsweise durch Punktschweißung erfolgen, während der Anschluß des Flanschringes 2 an einen entsprechenden Flansch des betreffenden Wellenendes ebenso wie die Verbindung des Armkreuzes 3 mit dem Flansch 4 durch Schraubbolzen erfolgen kann. Die Armkreuze 1 und 2, von denen das erstere in Fig. 2 in der Achsrichtung gesehen dargestellt ist, weisen drei Arme 6, 7 und 8 auf. Diese Arme sind, wie insbesondere Fig. 4 erkennen läßt, kastenförmig aus einem Stück Stahlblech herausgepreßt, das im allgemeinen die Form eines gleichseitigen Dreiecks mit abgestumpften Ecken besitzt. Die nach innen eingewölbten Dreieckseiten sind zwecks Versteifung des Armkreuzes mit aufgebogenen Rändern 9 versehen. Die Arme 6, 7 und 8 weisen in einer Ebene, die in einem der Tiefe des Kastenprofils entsprechenden Abstand von der durch den Anschluß an die Flanschscheibe 2 (Fig. 1) gegebenen Grundebene liegt, Lagerflächen 10, 11 und 12 für die Gelenkscheibe 13 auf. Diese Lagerstellen werden durch zwei seitliche, im wesentlichen radial verlaufende erhöhte Leisten 14, 15 sowie eine vertiefte dreieckige Fläche 16 gebildet und am äußeren Umfang durch einen nach innen vorspringenden Rand 17 begrenzt. Die im vorliegenden Falle als flacher Ring ausgebildete Gelenkscheibe 13 weist entsprechende, im wesentlichen radial verlaufende Furchen 18 und 19 sowie eine dreieckige Erhöhung 20 auf (Fig. 5). Die Leisten 14 und 15 greifen beim Zusammenbau der Kupplung in die Furchen 18,19 und der Vorsprung 20 in die Vertiefung 16 ein, und zwar geschieht dies mit einer gewissen Spannung, die durch die Elastizität des Werkstoffs der Scheibe 13 bedingt ist. Nach dem Aufbringen der Ringscheibe 13 auf die Lagerflächen 10, 11 und 12 der Armkreuze werden auf die betreffenden Stellen von der anderen Seite der Scheibe her Bleche 21 gelegt, die entsprechend den Lagerstellen -der Armkreuze ausgebildet, d. h. gleichfalls auf der Innenseite mit nach innen vorspringenden Leisten 22, 23 und einer aus der Ebene der Innenflächen dieser Leisten zurückspringenden dreieckigen Vertiefung sowie einem sich über den Umfang der Gelenkscheibe 13 legenden äußeren Rande 24 versehen sind. Sowohl die Leisten 14, 15 der Lagerflächen 10, 11 und 12 des Armkreuzes wie auch die Leisten 22, 23 der Klemmbleche 21 sind aus dem Blechmaterial der betreffenden Teile derart ausge- go preßt, daß in den gegenüberliegenden Seiten entsprechende Furchen gebildet werden. Diese Furchen 14*, 15® bzw. 22", 23", die sich auch über die Umfangsflansche 17 bzw. 24 erstrecken, dienen zur Aufnahme der Bindemittel, mit HiMe deren die Gelenkscheibe 13 zwischen die Lagerflächen 10, 11, 12 der Armkreuze und den Klemmblechen 21 eingespannt wird. Diese Bindemittel können beispielsweise, wie in Fig. 5 dargestellt, aus .Drahtwickeln 25 bestehen. Der betreffende Draht wird, nachdem die Scheibe 13 zwischen die Lagerflächen des Armkreuzes und die Platten 21 unter kräftiger Zusammenpressung des Scheibenmaterials eingespannt ist, unter Spannung in die durch die Einpressungen 14, 15 sowie 22, 23 (Fig. 5) gebildeten Furchen eingewickelt und dann zweckmäßig verlötet. Die Bindung kann auch in der in Fig. 7 veranschaulichten Art so erfolgen, daß man ein bügeiförmiges Stahlband 26 in die genannten Furchen legt und die Enden 26° des Bandes mit den Enden 27° eines zweiten in die gegenüberliegenden Furchen gelegten Bandes 27 in der in Fig. 7 veranschaulichten Weise unter Spannung durch Umlegen verbindet. Man kann als Bindemittel auch biegsame Stahlbänder verwenden, wie sie beim Umschnüren von Kisten u. dgl. Verwendung finden. Die Verbindung der Enden der Stahlbänder kann dann in gleicher Weise wie bei derartigen Kistenverschlüssen erfolgen.
Wie Fig. ι erkennen läßt, sind die beiden mit-

einander zu kuppelnden Wellenenden noch durch eine besondere Einrichtung gegenseitig zentriert. Die elastische Scheibe 13, durch die die Wellenenden miteinander in Verbindung stehen, sichern nämlich wegen ihrer Nachgiebigkeit allein die Zentrierung nicht. Im dargestellten Falle wird die Zentrierung durch einen aus mehreren nach Art eines Spannfutters zusammengesetzten Sektoren bestehenden Kugelkörper 2>7 vermittelt, der sich mit einer kegelförmigen Bohrung auf einen gleichfalls durch ein Stahlblechpreßstück gebildeten Kegelstumpf 28 stützt, der gleichzeitig mit dem betreffenden Armkreuz 3 an die Hülse 5 angeflanscht ist. Der Kugelkörper 37, dessen Mittelpunkt in der Mittelebene der Gelenkscheibe 13 liegt, wird auf der linken Seite durch eine Scheibe 29 gehalten, die mit dem Kegelkörper 28 durch Niete oder zweckmäßiger, um eine Nachstellung zu ermögliehen, durch Schrauben verbunden sein kann. Die kugelförmige Außenfläche der Sektoren 37 paßt in eine Kugelschale 30, die im dargestellten Falle nicht über den ganzen Umfang.durchgeht, sondern, wie insbesondere die Fig. 2, 3 und 4 erkennen lassen, aus drei Sektoren 30⁰, 3ο⁶, 3O^C besteht. Diese Kugelschalensektoren werden mit den Armkreuzteilen 6, 7 und 8 aus einem gemeinsamen Stück Stahlblech gepreßt, Die beschriebene Kugelzentrierung schützt die Gelenkscheibe 13 vor Beanspruchungen, die aus relativen Axialverschiebungen der Wellenenden herrühren, wie sie beim Betrieb von Kraftfahrzeugen regelmäßig auftreten.
Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die Ausbildung der Armkreuze als Preßstücke. Diese Ausbildung ist aber besonders vorteilhaft, da sie das Gelenk, besonders soweit die hohen Umfangsgeschwindigkeiten ausgesetzten Teile in Frage kommen, besonders leicht und deshalb eine Auswuchtung trotz der hohen Umfangsgeschwindigkeiten überflüssig macht, zumal mit einer unsymmetrischen Verteilung der der Schleuderwirkung ausgesetzten Massen bei Anfertigung der Preßstücke im Massenbetriebe nicht zu rechnen ist. Die Kupplung wird außerdem außerordentlich billig, so daß der Kraftwagenbesitzer, zumal auch der Einbau der in der Fabrik fertig zusammengebauten Kupplung in den Wagen keinerlei Schwierigkeiten macht, mehrere Ersatzkupplungen auf Lager halten oder sogar in seinem Wagen mitführen kann.

Von den die Armkreuze der Gelenkscheibenkupplungen tragenden Anschlußhülsen ist gewohnlich eine mit dem betreffenden Wellenende in der Weise verbunden, daß sie sich in der Längsrichtung auf der Welle verschieben kann. Zu diesem Zweck ist die Hülse mit zahlreichen nutenartigen Einfräsungen versehen, in die entsprechende Keilleisten des Wellenendes eingreifen. Durch diese Verbindung sollen die besonders beim Fahren auf schlechtem Pflaster auftretenden relativen Längsverschiebungen zwischen den gekuppelten Wellen ausgeglichen werden. Nun erfordert aber die gegenseitige Verschiebung der Wellen gegenüber einer solchen Schiebehülse, zumal bei schlechter Schmierung und hohen zu übertragenden Drehmomenten, eine große Kraft, die bei der Ausführung nach Fig. ι von der Zentrierung aufgenommen wird, während sie sich bei Kupplungen ohne Zentrierung als zusätzliche Durchbiegung der Gelenkscheibe auswirkt. Diese wird also in dreifacher Weise beansprucht, nämlich einerseits durch das zu übertragende Drehmoment, zweitens durch die Winkelausschläge der gekuppelten Wellen und drittens durch die erwähnten, fast immer stoßweise auftretenden Schubkräfte. Um nun diese vielseitige, der Haltbarkeit der Gelenkscheibe abträgliche Beanspruchung zu vermeiden und doch die in der Fabrikation teuren und im Betriebe unzuverlässigen Schiebemuffen entbehrlich zu machen, werden, wie in Fig. 8 veranschaulicht, zwei Gelenkscheiben 13, 13" hintereinandergeschaltet, und zwar in der Weise, daß das mittlere Armkreuz 103 für beide Scheiben gemeinsam ist, während die äußeren Armkreuze 1 und 3 wie bei der Ausführung nach Fig. 1 ausgebildet und an die betreffenden Wellenenden 34 bzw. 35 angeschlosäen sein können. Die Zentrierung 36 ist in diesem Falle zwischen das mittlere Armkreuz und das linke Armkreuz 1 verlegt, so daß also die betreffende Gelenkscheibe 13 von auf gegenseitigen Längsverschiebungen der Wellenenden beruhenden Beanspruchungen entlastet ist. Das zu der anderen Gelenkscheibe 13" gehörige Armkreuz 3 sitzt an einem Rohrstück 32, das in irgendwie geeigneter Weise mit dem betreffenden Wellenende verbunden ist. Das Rohrstück 32 ist auf einer Verlängerung 33 der Nabe des mittleren Armkreuzes zentrisch und axial verschiebbar gelagert. Tritt nun beispielsweise eine Verschiebung des rechten Wellenendes nach links auf, so wird dabei die rechte Gelenkscheibe 13° durchgedrückt. Die dabei auftretende Reaktion überträgt sich durch das mittlere Armkreuz 103 auf die Zentriervorrichtung. Die linke Gelenkscheibe 13 bleibt also von der erwähnten Längsverschiebung ganz unberührt. Anders liegen die Verhältnisse bei auftretenden Winkelausschlägen. Dabei bewirkt das mit dem rechten Wellenende 35 starr verbundene Rohrstück 32 eine Verdrehung der in der Zentriervorrichtung gelagerten Hülse des gemeinsamen mittleren Armkreuzes 103 und somit eine Durchdrückung bzw. Verbiegung der linken Gelenkscheibe. Da das mittlere Armkreuz und das rechte Armkreuz die Winkelbewegung der Kardanwelle mitmachen, tritt also eine zusätzliche Beanspruchung der rechten Gelenkscheibe 13° durch Winkelausschläge nicht

ein. Das Ergebnis ist also das, daß die linke Gelenkscheibe außer durch das übertragene Drehmoment nur durch die Winkelausschläge, das rechte, abgesehen von dem übertragenen Drehmoment, nur durch die axialen Schubkräfte beansprucht wird. Da das mittlere Armkreuz für beide Gelenkscheiben gemeinsam ist und gleichfalls aus einem sehr billig herzustellenden Preßstück bestehen kann, wird das in Fig. 8

ίο veranschaulichte Doppelgelenk gegenüber dem einfachen Gelenk nur um den Preis der hinzukommenden zweiten Gelenkscheibe - und des Mittelstückes verteuert. Diesem geringen Mehraufwand steht eine erhebliche Ersparnis durch Wegfall der sehr teuren Schiebemuffe und der zugehörigen Nutenwelle entgegen, so daß die Kupplung als Ganzes sich eher noch billiger stellt als bisher. Dabei ergibt sich gegenüber einer Kupplung ohne Nutenwelle mit nur einfächern Gelenk der sehr wesentliche Vorteil der Erhöhung der Betriebssicherheit durch Verteilung der zusätzlichen Beanspruchungen auf zwei besondere Scheiben.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Gelenkkupplung für Kraftfahrzeuge mit nachgiebiger Verbindungsscheibe zwischen den auf den zu kuppelnden Wellen sitzenden Armkreuzen, bei der die Verbindung zwischen den Armkreuzen und den gegenüberliegenden Halteblechen ohneDurchbohrung der Scheibe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (10-12) der Armkreuze (1, 3) und die gegenüberliegenden Haltebleche (21) mit in entsprechende Vertiefungen (18, 19) an der nachgiebigen Verbindungsscheibe (13) passenden Vorsprüngen (14, 15) versehen und durch eine in Furchen (14°, 15°, 22^a, 23") liegende Draht-oder Bandwicklung (25) oder durch unmittelbaren 4" gegenseitigen Eingriff ihrer über den inneren und äußeren Scheibenumfang greifenden Ränder (26°, 27°) miteinander verbunden sind.
2. 2. Gelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armkreuze (1, 3) mit ihren Backen (10-12) aus Preßstücken bestehen, von denen das eine aus seiner Ebene vorspringende kugelschalenförmige Teile (30) aufweist, die zur Aufnähme eines die Zentrierung der Kupplungshälften vermittelnden Ringkörpers (27) mit kugelförmiger Umfangsfläche. dienen.
3. 3. Gelenkkupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nachgiebige Scheiben (13, 13°) hintereinandergeschaltet sind und daß die beiden Scheiben durch eine in der Achsrichtung festgehaltene Zentriervorrichtung (36) miteinander in Verbindung stehen.
4. 4. Gelenkkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für beide nachgiebigen Scheiben (13, 13°) ein gemeinsames mittleres Armkreuz (103) vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen