DE2301297A1 - Anordnung zur verbindung einer welle mit einer kardangelenkgabel - Google Patents

Anordnung zur verbindung einer welle mit einer kardangelenkgabel

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    • F16D3/387—Fork construction; Mounting of fork on shaft; Adapting shaft for mounting of fork

Description

Dipl.-lng. Heinz Bardehle
8 München 22, Hsr^slr. 15, Τε!. 292555 Posianschiiit München 26, Postfach 4
München, den 1 i» Jan. Va73
Mein Zeichen: P 1578 Anmelder : Alfred Pitner
89, Quai d'Orsay
75 Paris
Frankreich
und
NADELLA
133-137, Boulevard National,
92 Rueil-Malmaison
Frankreich
Anordnung zur Verbindung einer Welle mit einer Kardangelenkgabel.
Die vorliegende Erfindung betrifft Gabeln für Kardangelenke .
Es ist aus dem US-Patent 1 812 934 bekannt, die Gabel eines Kardangelenkes als Bestandteil eines zylindrischen Rohrstückes auszubilden, indem das eine Ende desselben
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so bearbeitet wird, daß es die beiden Arme der Gabel und die die Auslenkungen des Kreuzes ermöglichenden Ausschnitte bildet und dessen anderes Ende eine Buchse bildet.
Aufgabe der Erfindung ist es, von einer derartigen Anordnung ausgehend eine Verbindung zwischen dem eine Buchse darstellenden Ende des Rohrstückes mit einer Welle oder einem anderen Antriebselement in der Weise herzustellen, daß Vibrationen zwischen Welle und Gabel und dementsprechend zwischen dieser und einer weiteren normalerweise zu einem Kardangelenk gehörigen Gabel gekuppelten Welle gedämpft werden und daß dies mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln erreicht wird.
Die Erfindung betrifft demnach eine Anordnung zur Verbindung einer Welle oder eines anderen Antriebselementes mit der Nabe einer Kardangelenkgabel und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gabel, durch ein Rohrstück gebildet wird, dessen eines Ende so bearbeitet ist, daß es die beiden Arme zur Aufnahme eines Kreuzes und Auslenkausschnitte bildet, und dessen anderes Ende eine Nabe bildet, und daß die Welle in das Innere einer Hülse aus Elastomer eingesetzt ist, die unter Berührung der Wand des die Nabe bildenden Endes der Gabel einer Radialkompression ausgesetzt ist.
Wenn eine derartige Verbindung im Zusammenhang mit einem für eine Lenksäule verwendeten Kardangelenk zur Anwendung kommt, bedeutet dies für den Fahrer erhöhten Komfort, da die Vibrationen, die durch die auf der Straße abrollenden Räder des Fahrzeuges Zustandekommen, durch die aus Elastomer bestehende Hülse, die die Verbindung zwischen Gabel und Antriebswelle sicherstellt, erheblich gedämpft werden.
Die Hülse kann konzentrisch zwischen einer Nabe und einer kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Welle angeordnet sein, in diesem Fall ist es jedoch erforderlich, für eine zusätzliche Festigung der Verbindung zu sorgen, um jegliche Relativ-
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gleitbewegung auszuschließen, was durch Verkleben der aus Elastomer bestehenden Hülse mit der Nabe geschieht.
Es kann vorteilhaft sein, der Nabe die Form eines Zylinders zu geben, dessen Grundfläche entsprechend irgendeiner geschlossenen Kurve verläuft, beispielsweise Ellipsenform aufweist, oder es kann der Nabe eine derartige Form gegeben werden, daß die aus Elastomer bestehende Hülse mit Vorsprüngen oder Vertiefungen versehene Teile aufweisen kann, und sich dementsprechend fest an die Nabe anfügt.
Wie auch immer die Form des Rohrstückes sein mag, aus dem die Nabe gebildet ist, es kann dieses Element Bestandteil eines gewalzten, gezogenen oder eine Längsschweißnaht ausgebildeten Rohres oder einer ausgestanzten, gebogenen und dann verschweißten Blechplatte sein. Es ist auch möglich das Rohrstück durch Verschweißen von zwei aus Blech bestehenden Halbzylinderschalen herzustellen, die zuerst geformt und dann verschweißt werden. Im letzteren Falle ist es vorteilhaft, vor dem Schweißvorgang die Formgebung desjenigen Teiles vorzunehmen, der dann die Arme und die für die Auslenkungen des Kardangelenkes erforderlichen Ausschnitte aufweist.
Aus Sicherheitsgründen und um ein Reissen der Schweißverbindung zu verhindern, kann es günstig sein ein oder mehrere Metallbänder um den die Nabe bildenden Teil der Gabel zu legen.
Bei einer rohrförmigen Nabe der beschriebenen Art ist es möglich in die Hülse das Ende einer Welle einzusetzen, deren Querschnitt nicht kreisförmig ist, beispielsweise die Form eines Dreiecks hat oder zwei ebene Flächen aufweist, da das nachgiebige Material der Hülse sich der speziellen Form der Welle anpaßt. Im Falle einer derartigen Ausbildung ist die radiale Kompression der aus Elastomer
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bestehenden Hülse nicht gleichförmig.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Kardangelenk, dessen beide Gabeln mit entsprechenden Wellen in der nachstehend beschriebenen Weise verbunden sind.
Um die Sicherheit bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Kardangelenkes noch zu erhöhen, ist es ausdrücklich vorgesehen, die Welle mit mindestens einer radialen Lasche oder einem Verriegelungselement zu versehen, das in eine Öffnung des die Nabe bildenden Rohrstückes eingreift. In diesem Zusammenhang ist zwischen dem einen oder zwischen beiden Enden in Umfangsrichtung dieser Öffnung und der einen oder sämtlichen der vorhandenen Laschen ein derartiges Spiel vorhanden, daß diese Laschen im Normalbetrieb diese Enden nicht berühren, an dieser bzw. an diesen jedoch zur Anlage kommen, wenn das aus Elastomer bestehende Material der Hülse über eine vorgegebene Grenze hinaus deformiert wird.
Nachstehend werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt die perspektivische Ansicht eines Kardangelenkes, dessen Gabeln mit Wellen verbunden sind.
Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine der Gabeln gemäß Fig. 1.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Querschnitte durch andere Ausführungsformen von Gabeln gemäß Fig. 1.
Die Fig. 5 zeigt die perspektivische Teilansicht einer anderen Ausführungsform der Gabeln und des Endes der entsprechenden Welle. .
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Die Fig. 6 und 7 zeigen den Längsschnitt und den Querschnitt durch eine mit elastischer Hülse versehene rohrförmige Gabel, die mit einer doppelten Sicherungsverriegelung ausgestattet ist.
Die Fig. 8 zeigt die perspektivische Ansicht eines Kardangelenkes, dessen eine rohrförmige Gabel eine einfache Sicherungsverriegelung aufweist.
Die Fig. 9 und 10 zeigen den Figuren 6 und 7 entsprechende Schnitte einer Variante der doppelten Sicherungsverriegelung.
Die Fig. 11 zeigt den Querschnitt einer rohrförmigen Gabel, aus dem man eine zur doppelten Verriegelung gehörende Scheibe sehen kann, die sich durch Einführen von der Seite anbringen läßt.
Das Kardangelenk gemäß F.g. 1 weist zwei Gabeln 1, 2 auf, die jeweils im wesentlichen aus einem Rohrstück hergestellt und miteinander unter Verwendung eines Kreuzes 3 verbunden sind, dessen Zapfen in Bohrungen 4 der entsprechenden Gabelarme 6 unter Zwischenfügung von Nadelgehäusen 7 gelagert sind.
Die Gabelarme sind durch Bearbeitung des entsprechenden Endes des Rohrstückes hergestellt, das zwischen den Armen Ausschnitte 8 aufweist, die Hin- und Herbewegungen des Kardangelenkes ermöglichen.
Das andere Ende des Rohrstückes bildet eine Nabe 9 für den Zusammenbau mit einer Antriebswelle 11 oder 12.
Gemäß den Fig. 1 und 2 haben die Welle 11 und die rohrförmige Nabe kreisförmigen Querschnitt und die Verbindung zwischen Welle und Gabel kommt aufgrund einer Hülse 13 aus einem Elastomer zustande, die konzentrisch zur Welle 11
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und zur Gabel 1 in der Nabe 9 sitzt und. in deren Inneres die Welle 11 eingesetzt ist.
Der Querschnitt der Hülse 13 im unbelasteten Zustand ist größer als der Querschnitt des Kreisringes, der zwischen der Welle 11 und der Wabe 9 gebildet ist, so daß das Anbringen der Welle 11 im Inneren der Hülse 13 diese in radialer Richtung komprimiert, wodurch eine-in Drehrichtung wirksame Verbindung der beiden Teile sichergestellt ist.
Die Verbindung von Welle und Gabel kann dadurch verstärkt werden, daß die Aus senf lache der Hülse 13 mit der Innenfläche der Hülse 9 verklebt wird.
Während gemäß den Fig. 1 und 2 das Rohrstück, als dessen Teil die Gabel 1 gebildet ist, Bestandteil eines gewalzten oder gezogenen Rohres 10 ist, wurde das Rohrstück gemäß Fig. 3 durch Zusammenfügen zweier Halbschalen 110 im wesentlichen halbzylindrischer Form gewonnen, die längs ihrer diametralen Ränder 110a miteinander verschweißt sind. Darüberhinaus ist das Querschnittprofil der beiden Halbschalten 110 so ausgebildet, daß das durch ihr Zusammenfügen entstandene Rohrstück einen elliptischen Innenquerschnitt aufweist. Die Welle 111 hat dementsprechend ebenfalls einen elliptischen Querschnitt, was in gleicher Weise selbstverständlich für die Hülse 113 gilt.
Die gemäß Fig. 3 angenommene elliptische Form gewährleistet eine Verbindung zwischen Welle und Gabel 1, die zuverlässiger Ist als bei den Verbindungen gemäß den Fig. 1 und 2.
Beim Ausführungsb ei spiel der Fig. 4 ist das Rohrstück 1 Bestandteil eines Rohres 210, das durch Walzen und durch Verschweißen (bei 22) seiner aneinanderstoßender Kanten hergestellt worden ist. Die Welle 211 hat dreieckförmigen Querschnitt, dem sich die innere Ausnehmung der Hülse 213 anpaßt. Diese Hülse hat im unbelasteten Zustand wie bei den
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Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 3 Kreisform. Es ist selbstverständlich, daß die radiale Kompression der Hvlse 213 gemäß Fig. 4 nicht gleichförmig ist.
Das Rührstück 1 gemäß Fig. 5 ist ebenfalls als Bestandteil eines gewalzten und verschweißten Rohres 310 erhalten worden. Das Endstück der Welle 311, das in die Hülse 313 eingreift, ist von demjenigen gemäß Fig. 4 völlig verschieden, da es zwei parallel verlaufende abgeflachte Teile 23, 24 bildet. Die Hülse 313 weist eine dementsprechende Mittelöffnung 26 rechteckförmigen Querschnittes auf, in die das abgeflachte Ende der Welle 13 eingeführt werden kann.
Schließlich umgibt noch ein ringförmiges Band 27 das Rohrstück 1 gemäß Fig. 5» um die Betriebssicherheit zu erhöhen.
Entsprechend der Lehre der französischen Patentanmeldung
I 515 051 sind die Nadelgehäuse 7, die die entsprechenden Zapfen umgeben in Bohrungen befestigt, die die Arme der Gabel 6 völlig durchsetzen.
Gemäß Fig. 6.weist das Rohrstück 9, das eine Nabe bildet, an seinem dem Kreuz gegenüberliegenden Ende eine halbzylinderförmige Verlängerung 28 auf, die an ihren betreffenden Enden in Umfangsrichtung mit zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Einschnitten 29, 31 versehen ist, die einander diametral gegenüberstehen und gegensinnig verlaufen. In diese Einschnitte greifen die betreffende eine oder andere von zwei radialen Laschen 32, 33 ein, die einander diametral gegenüberstehen und an eine Scheibe 34 angeformt sind, die beispielsweise durch kraftschlüssiges Aufsetzen auf die Welle
II befestigt ist. Diese beiden Laschen haben ein bestimmtes Spiel in Bezug auf die Ränder und auf den Boden 29a oder 31a der Einschnitte, so daß sie im Normalbetrieb mit dem Boden der Einschnitte nicht in Berührung stehen, an diesem jedoch
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zur Anlage kommen können, wenn die Deformation der aus einem Elastomer bestehenden Hülse 13 größer als ein vorgegebener Wert ist. Dies kann die Folge einer Ermüdung des elastomeren Materials oder einer besonders großen Kraft sein, die eine Beschädigung des elastomeren Materials zur Folge haben kann. Das Anliegen der Laschen am Boden der Einschnitte stellt das Antriebsmoment zwischen der Welle und der Kardangabel sicher, die entsprechende Anordnung spielt also im Zusammenhang mit der Sicherheit eine Rolle.
jDie Welle 11 kann offensichtlich durch die Mittelöffnung der Scheibe 34 eingesteckt werden, nachdem diese in die Einschnitte 29, 31 eingesetzt worden ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist die in ein Rohrstück 2 geformte Gabel gemäß Fig. 1 durch eine Gabel 36 ersetzt, deren Arme 37 konkav sind und deren verringerten Durchmesser aufweisende Nabe 38 direkt auf der Welle 12 angebracht ist, wie es der in der französischen Patentschrift 1 515 051 gegebenen Lehre entspricht. Was die Gabel 1 anbetrifft, so ist diese wie bei der Fig. 1 aus einem Rohrstück 9 gebildet, dessen Ende eine zylindrische Verlängerung 128 bildet, in der sich am Umfang ein einziger Ausschnitt 131 befindet, der ein Verschlußelement bildet, durch das eine einzige Lasche oder Schließe 133 ragt, die Bestandteil einer mit der Welle 11 verbundenen Scheibe ist. Die durch die Lasche 133 und den Ausschnitt 131 gebildete Anordnung dient wie die entsprechenden Anordnungen gemäß den Fig. 6 und 7 der Sicherheit und zwar aufgrund des zwischen den Endpartien in Umfangsrichtung dieser Bestandteile vorgesehenen Spiels, das im Falle einer übermässigen Deformation des elastomeren Materials, das zwischen das Rohrstück 9 und die Welle 11 eingefügt ist, zu Null wird.
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Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 9 und 10 weist die Verlängerung 128 des Rohrstückes 9 zwei Ausschnitte 129, 131 ' auf und die Scheibe 134 ist dementsprechend mit zwei radialen Laschen 132, 133 versehen.
Die Scheibe 134 gemäß den Fig. 8, 9 und 10 kann zu allererst in das Rohrstück 9 in derselben Weise eingesetzt werden, wie dies beim Einsetzen der Zapfen des Kreuzes 3 in die Bohrungen der Gabelarme geschieht, d.h. indem die einzige Lasche bzw. eine der Laschen schräg in den entsprechenden Ausschnitt des Rohrstückes 9 eingeführt wird und indem dann eine Verschwenkung der Scheibe vorgenommen wird, die gegebenenfalls vom Einsetzen der anderen Lasche in den anderen Ausschnitt gefolgt wird. Daraufhin wird die Welle in die Scheibe eingesetzt.
Die Fig. 11 zeigt eine Anordnung, der gemäß die Scheibe seitlich in das Rohrstück 9 eingeführt werden kann. Aus diesem Grunde hat einer der Ausschnitte 231 einen größeren Durchmesser als der ringförmige Teil der Scheibe, in welchem Falle die entsprechende Lasche 233 in Anpassung daran längs eines größeren Kreisbogenstückes verläuft.
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Claims (18)

  1. Paten ta η s ρ r ü c h e
    M..Anordnung zur Verbindung einer Welle oder eines anderen Antriebselementes mit der Nabe einer Kardangelenkgabel, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabel (1, 2) durch ein Rohrstück gebildet wird, dessen eines Ende so bearbeitet ist, daß es die beiden Arme zur Aufnahme eines Kreuzes (3) und Auslenkausschnitte (8) bildet, und dessen anderes Ende eine Nabe (9) bildet, und daß die Welle (11, 12) in das Innere einer Hülse (13) aus Elastomer eingesetzt ist, die unter Berührung der Wand des die Nabe bildenden Endes der Gabel einer Radialkompression ausgesetzt ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Rohrstückes die Form einer geschlossenen Kurve, beispielsweise Ellipsenform aufweist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des die Nabe (9) bildenden Teils des Rohrstückes Bereiche mit Vertiefungen oder Vorsprüngen aufweist, denen sich die aus Elastomer bestehende Hülse (13) in der Form anpaßt, so daß eine sichere Verbindung entsteht.
  4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück Bestandteil eines gewalzten, gezogenen oder eine Längsschweißnaht aufweisenden Rohres ist.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohrstück durch Ausstanzen, Walzen und Verschweißen einer Blechplatte hergestellt Lst.
    0 9 8 2 9/090'/
  6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohrstück durch Verschweißen zweier ausgestanzter Kaltschalen (110) aus
    Blech hergestellt ist.
  7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die für eine Winkelauslenkung des
    Kardangelenkes erforderlichen Ausschnitte (8) durch vor dem Verschweißen erfolgtes Ausstanzen des Bleches hergestellt sind.
  8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Band (27) das die
    Nabe (9) bildende Ende der Gabel (1, 2) umgibt, das
    Hülse (13) und Welle (11, 12) verspannt.
  9. 9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Hülse (213) eingesetzte Ende der Welle (211) dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
  10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Hülse (313) eingesetzte
    Ende der Welle (311) die Form einer ebenen Platte (23, 24) aufweist.
  11. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Arme der Gabel eine Bohrung zur Aufnahme eines Nadelgehäuses aufweisen, das die entsprechenden Lagerzapfen
    umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (4) die Arme (6) des Rohrstückes durchsetzen.
  12. 12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (11) mindestens mit einer radialen Lasche (32, 33, 132, 133, 233) versehen ist, die in eine Öffnung (29, 31, 129, 131, 231) des die
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    Nabe (9) bildenden Rohrstückes eingreift, und daß die Lasche oder die Laschen in Bezug auf das Ende oder die Enden in Umfangsrichtung dieser Öffnung ein derartiges Spiel aufweisen, daß die Lasche bzw. die Laschen im Normalbetrieb dieses Ende bzw. diese Enden nicht berühren, jedoch an ihm bzw. an ihnen zur Anlage kommen, wenn das elastomere Material der Hülse (13, 11.3, 213, 313) über eine vorgegebene Grenze hinaus deformiert wird.
  13. 13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Lasche bzw. jede der radialen Laschen Bestandteil einer Scheibe (34, 134) ist, die mit der Welle (.11) beispielsweise durch kraftschlüssiges Aufziehen, fest in Verbindung steht.
  14. 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das den Armen der Gabeln (6) gegenüberliegende EnUe des Rohrstückes (9) zwei in Umfangsrichtung verlaufende Einschnitte (29, 31) aufweist, die einander diametral gegenüberliegen, gegensinnig ausgerichtet sind, und in die jeweils eine der zugeordneten Laschen (32, 33) eingreift.
  15. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das den Armen der Gabel (6) gegenüberliegende Ende (128) des Rohrstückes einen in umfangsrichtung verlaufenden Ausschnitt (131) aufweist, in den die radiale Lasche (133) eingreift.
  16. 16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 öder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das den Armen der Gabel (6) gegenüberliegende Ende des Rohrstückes (9) zwei einander diametral gegenüberstehende, in Umfangsrichtung verlaufende Ausschnitte (129, 131) aufweist, in die jeweils eine der zugeordneten Laschen (132, 133) eingreift.
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  17. 17. Anordnung nach Anspruch 13 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines der Ausschnitte (231) größer als der Durchmesser des kreisförmigen Teils der auf der Welle befestigten Scheibe (134) ist, und daß die entsprechende Lasche (233) sich über einen größeren Winkel erstreckt.
  18. 18. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bestandteil eines Kardangelenkes ist, dessen beide Gabeln mit Wellen oder entsprechenden Antriebselementen verbunden sind.
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