DE3321170A1

DE3321170A1 - Kupplungsanordnung, insbesondere fuer eine gelenkwelle

Info

Publication number: DE3321170A1
Application number: DE19833321170
Authority: DE
Inventors: Jürgen 3177 Grußendorf Völckers
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1983-06-11
Filing date: 1983-06-11
Publication date: 1984-12-13

Description

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AKTIENGESELLSCHAFT

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, Unsere Zeichen: K 3447
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Kupplungsanordnung, insbesondere für eine Gelenkwelle

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Der bevorzugte Einsatz bei der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ist die Anordnung im Zuge der Antriebs-Gelenkwellen von Kraftfahrzeugen mit Vorderradantrieb.

Zwecks Vermeidung der übertragung von Stoßen und Geräuschen hat man elastische Kupplungen geschaffen, die die Drehmomente über in tangentialen Richtungen beaufschlagte,und angeordnete Schraubenfedern oder über ringförmige Körper aus elastischem Material übertragen. Insbesondere bei Verwendung von Körpern aus elastischem, gummiartigem Material besitzen derartige elastische Kupplungen auch eine elastische Nachgiebigkeit in Richtung der Achse der Kupplung, die in der Regel mit der Achse der Gelenkwelle zusammenfällt.

Betrachtet man den eingangs beschriebenen bevorzugten Einsatzfall der Erfindung, so hat die Kupplung Drehmomente sehr unterschiedlicher Größe zu übertragen. Besonders hoch sind die Anfahrmomente, die zu einer sehr starken Verformung der nachgiebigen Kupplungsteile und damit zu einer großen Relatiwerdrehung zwischen den beiden Kupplungshälften führen. Grundsätzlich ist es bereits bekannt - vgl. die US-PS 4 351 167, F 16 D 3/80 -, zur Begrenzung dieser Relativverdrehung einer elastischen Kupplung, die bei diesem Stand der Technik jedoch nur in Umfangsrichtung nachgiebig ist, eine starre Kupplung parallel zu schalten, bei der starre Zähne an einer der Kupplungshälften in im Hinblick auf die zulässige Relatiwerdrehung bemessene Ausnehmungen in der anderen Kupplungshälfte hineinragen.-OOPY

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Ist der vorgegebene Wert der Relatiwerdrehung erreicht, kommen einander gegenüberliegende Anschlagflächen an den Zähnen und den Begrenzungen der Ausnehmungen in Eingriff.

Die zitierte bekannte Konstruktion für eine Kupplungsanordnung mit einer , nachgiebigen Kupplung und einer die starren Anschlagflächen aufweisenden ' starren Kupplung baut jedoch in radialen Richtungen so groß, daß sie in

vielen Fällen, darunter auch für den Einsatz in Antriebs-Gelenkwellen - von Kraftfahrzeugen, nicht untergebracht werden kann.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, bei der die Relativverdrehung zwischen den Kupplungshälften unter Wahrung eines kleinen Durchmessers der Kupplungsanordnung auf einen zulässigen Wert begrenzt ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.

Die Erfindung erschöpft sich also nicht in dem Vorsehen einer starren Klauenkupplung schlechthin, sondern betrifft auch eine besondere Ausge^- staltung dieser Klauenkupplung. Je kleiner der Durchmesser der Kupplungsanordnung ist, desto größer sind die durch die Klauen der Klauenkupplung zu übertragenden Kräfte. Kritischen Beanspruchungen unterliegen dabei in erster Linie die parallel zur Achse der Kupplung ausgerichteten ersten Klauen, da die zweiten Klauen im Hinblick auf Herstellungstoleranzen insbesondere im Bereich des elastischen Kupplungsteils der elastischen Kupplung einen gewissen Abstand von der Wurzel der ersten Klauen wahren müssen. Würden daher die Anschlagflächen und die zu ihnen parallelen Gegenanschlagflächen über ihren gesamten Bereich parallel zur Kupplungsachse verlaufen, wobei der eben definierte Abstand (Hebelarm) auch bei Berührung zwischen den Anschlagflächen und den Gegenanschlagflächen erhalten bliebe, so müßten die ersten Klauen relativ große Momente, bezogen auf ihre Wurzeln, übertragen, wofür sie insbesondere bei kleinen Durchmessern der Kupplungsanordnung nur schwer ausgelegt werden können. Diese Schwierigkeit wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene zumindest bereichsweise Neigung der Gegenanschlagflächen - und damit auch der zu ihnen bei Berührung parallelen Anschlagflächen - beseitigt. Solange also nur die elastische Kupplung an

der Drehmomentübertragung durch die Kupplungsanordnung beteiligt ist, befinden sich die zweiten Klauen in einer axialen Lage, die den Toleranzen in der elastischen Kupplung Rechnung trägt. Sobald aber eine Berührung zwischen den AnsQhlägen und den Gegenanschlägen erfolgt, ziehen die zweiten Klauen über ihre geneigten Anschlagflächen und die in gleicher Weise geneigten - Gegenanschlagflächen an den ersten Klauen diese unter Ausnutzung der axialen , elastischen Nachgiebigkeit des elastischen Kupplungsteils in eine Stellung, in der die Gegenanschlagflächen im Bereich ihrer Wurzeln durch die Anschlagflächen kraftmäßig beaufschlagt werden. Dann sind also die Hebelarme für die auf die Gegenanschlagflächen der ersten Klauen von den zweiten Klauen ausgeübten Kräfte so klein, daß auch bei kleinen radialen Abmessungen der Kupplungsanordnung keine kritischen Momente in den ersten Klauen auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Figur 1 die Kupplungsanordnung im Längsschnitt, Figur 2 die starre Kupplung in Seitenansicht und Figur 3 die in Figur 1 mit III bezeichnete Ansicht.

Die zur Verbindung der Wellenteile 1 und 2 einer Gelenkwelle dienende Kupplungsanordnung setzt sich aus der elastischen Kupplung 3 und der starren Kupplung 4 zusammen. Betrachtet man zunächst die elastische Kupplung 3, so besitzt sie die mit dem Wellenteil 1 starr verbundene äußere Kupplungshülse 5 und die mit dem Wellenteil 2 verbundene innere Kupplungshülse 5^T; zwischen beiden erkennt man das zylinderförmige Kupplungsteil 6 aus elastischem, gummiartigem Material, das sowohl in Umfangsrichtung als auch in Richtung der Kupplungsachse 7 elastisch nachgiebig ist. Nur erwähnt sei die Tatsache, daß sich beim Einsatz in einer Gelenkwelle - die Gelenke schließen sich an die einander abgekehrten Enden der Wellenteile 1 und 2 an - auch eine Biegeelastizität der elastischen Kupplung 3 günstig auswirkt.

Zur Begrenzung der aus den elastischen Eigenschaften des Kupplungsteils resultierenden Relatiwerdrehung zwischen den Kupplungshülsen 5 und 5^T dient die starre Klauenkupplung h. Sie enthält an der Außenhülse 5 starr befestigte erste Klauen 8, die relativ große Abstände 9 zwischen sich

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einschließen; in diese Abstände ragen zweite Klauen 10 an dem scheibenförmigen Grundkörper 11 hinein, der starr mit dem Wellenteil 2 verbunden ist. Solange die Drehmomentübertragung durch die Kupplungsanordnung lediglich elastisch über das elastische Kupplungsteil 6 erfolgt, ist aus Toleranz- -gründen ein Abstand 12 zwischen der Scheibe 11 und damit den von ihre getragenen Klauen 10 einerseits sowie dem in Figur 1 rechten Rand der inneren Hülse 5' der elastischen Kupplung 3 andererseits gewahrt. Würde dieser Abstand 12 auch bei Wirksamwerden der starren Kupplung 4 erhalten bleiben, so wurden die dann über die Klauen 8 und 10 zu übertragenden. Kräfte einen relativ großen Hebelarm bezüglich der in Figur 1 rechten Kante der äußeren Hülse 5 besitzen und demgemäß in den Klauen 8 ein relativ großes Moment erzeugen.

Dem wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der sich gegenüberstehenden Anschlagflächen 13 der Klauen 10 und Gegenanschlagflachen 14 der Klauen 8 entgegengewirkt. Wie am besten aus Figur 2 ersichtlich, besitzen diese Flächen Flächenbereiche 13' und 14', die parallel zueinander verlaufen und so geneigt sind, daß die Flächennormalen auf den Flächenbereichen 14' in Richtung auf die elastische Kupplung 3 weisen. Sobald also die geneigten Flächenbereiche 13' und 14' miteinander in Eingriff kommen, ziehen die Klauen 10 die Klauen 8 unter Ausnutzung der axialen Elastizität des elastischen Kupplungskörpers 6 in Figur 1 etwas nach rechts, wodurch der Abstand 12 verschwindet und demgemäß die Krafteinleitung in die Klauen 8 am Grunde derselben und damit mit minimalem Biegemoment erfolgt. Dadurch wird es möglich, auch bei kleinen Fußquerschnitten der Klauen 8, wie sie bei kleinen Kupplungsdurchmessern zwangsläufig auftreten, große Kräfte zu übertragen.

Claims

ANSPRUCH

Kupplungsanordnung, insbesondere zur elastischen Verbindung von zwei Wellenteilen einer Gelenkwelle, mit einer elastischen Kupplung mit zumindest einem sowohl in Ümfangsrichtung als auch in Achsrichtung der Kupplung elastisch nachgiebigen Kupplungsteil, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Nachgiebigkeit des Kupplungsteils (6) in Ümfangsrichtung parallel zu diesem eine starre Klauenkupplung (4) mit parallel zur Achse (7) der Kupplung weisenden ersten Klauen (8) an der elastischen Kupplung (3) und radial sternförmig ausgerichteten zweiten Klauen (10) angeordnet ist, die in Abstände (9) zwischen den ersten Klauen (8) hineinragen und mit Anschlagflächen (13) zu diesen bei Berührung parallelen Gegenanschlagflachen (14) an den ersten Klauen (8) gegenüberstehen, wobei die Gegenanschlagflachen (14) zumindest bereichsweise (14¹) derart geneigt sind, daß die Flächennormalen auf diesen Flächenbereichen (14^f) eine Komponente in Richtung auf die elastische Kupplung (3) besitzen.