DE19961612A1 - Gelenkkupplung für eine Antriebsanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gelenkkupplung für eine Antriebsanordnung, mit einem Kupplungsbereich, insbesondere Kardanlager oder Kreuzgelenk, der Endabschnitte einer treibenden Welle und einer getriebenen Welle miteinander gelenkig verbindet, und mit Vorspannmitteln, die zur Spielreduzierung eine Vorspannung erzeugen, welche die Endabschnitte axial voneinander wegzudrängen sucht. DOLLAR A Um einen besonders preiswerten Aufbau für die Gelenkkupplung zu erhalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Vorspannmittel einen Balg aufweisen, der einenends an der treibenden Welle und anderenends an der getriebenen Welle dicht befestigt ist und der in seinem Inneren den Kupplungsbereich einschließt, wobei das Innere des Balgs mit einem Überdruck beaufschlagt ist, der die Vorspannung erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkkupplung für eine Antriebsanordnung mit einem Kupplungsbereich, insbesondere Kardanlager oder Kreuzgelenk, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 35 24 373 C2 ist eine derartige Gelenkkupplung bekannt, bei der im Kupplungsbereich Endabschnitte einer treibenden Welle und einer getriebenen Welle miteinander gelenkig verbunden sind. Die bekannte Gelenkkupplung weist Vorspannmittel auf, die zur Spielreduzierung im Kupplungsbereich eine Vorspannung erzeugen, welche die Endabschnitte der Wellen axial voneinander wegzudrängen sucht. Die Vorspannmittel weisen dabei im Endabschnitt der treibenden Welle eine konzentrische Bohrung auf, in welcher ein durch eine Schraubendruckfeder angetriebener zylindrischer Stößel axial verstellbar untergebracht ist. Dieser Stößel wirkt mit einem Antriebsstift zusammen, der durch ein Kupplungsglied hindurch mit dem Endabschnitt der getriebenen Welle zusammen wirkt. Da sich dieser Antriebsstift einerseits am Endabschnitt der getriebenen Welle und andererseits am Stößel und somit über die Schraubendruckfeder am Endabschnitt der treibenden Welle abstützt, erzeugt die Schraubendruckfeder eine Vorspannung, welche die Endabschnitte der beiden Wellen axial voneinander wegzudrängen sucht. Die bekannte Konstruktion ist jedoch relativ aufwendig.

Aus der DE 197 44 314 A1 ist ein Kreuzgelenk bekannt, bei dem der die Endabschnitte der Wellen miteinander gelenkig verbindende Kupplungsbereich innerhalb eines Faltenbalgs untergebracht ist, der dadurch eine Schutzvorrichtung für den Kupplungsbereich bildet.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Gelenkkupplung der eingangsgenannten Art so auszubilden, dass sie relativ einfach herstellbar ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Gelenkkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Kupplungsbereich mit einem Balg zu kapseln und im Balg einen Druck aufzubauen, der die Vorspannung zur Spielreduzierung in die Wellen bzw. in deren Endabschnitte einleitet. Der Druck kann dabei pneumatisch oder hydraulisch aufgebaut werden.

Der Aufwand zur Herstellung einer derartigen Gelenkkupplung ist relativ klein, so dass sich preiswert eine spielfreie Gelenkkupplung realisieren läßt. Darüber hinaus bietet der Balg den Vorteil, dass der Kupplungsbereich hermetisch dicht und somit gegen Verschmutzung geschützt ist. Außerdem kann dadurch eine Lebensdauerschmierung realisiert werden.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform können an der treibenden Welle und an der getriebenen Welle jeweils ein Flansch ausgebildet sein, an dem jeweils ein Balgende befestigt ist. Durch diese Maßnahme kann der Balg so ausgebildet werden, dass er ein relativ großvolumiges Inneres aufweist, in dem der Kupplungsbereich ohne Wandkontakt mit dem Balg untergebracht sein kann.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist am jeweiligen Flansch der zugehörige Endabschnitt der jeweiligen Welle befestigt. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders einfach montierbarer Aufbau.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Fig. 1 zeigt eine schematisierte und teilweise geschnittene Seitenansicht auf eine Gelenkkupplung nach der Erfindung.

Entsprechend Fig. 1 weist eine Antriebsanordnung 1 eine treibende Welle 2 und eine getriebene Welle 3 auf. Eine derartige Antriebsanordnung 1 findet sich beispielsweise in einer Lenksäule eines Fahrzeuges zur Übertragung von Lenkkräften oder im Antriebsstrang eines Fahrzeuges zur Übertragung von Antriebkräften von einem Motor zu angetriebenen Rädern. Die treibende Welle 2 ist über eine Gelenkkupplung 4 mit der getriebenen Welle 3 gelenkig verbunden. In einem Kupplungsbereich 5 dieser Gelenkkupplung 4 ist ein Endabschnitt 6 der treibenden Welle 2 kardanisch über eine Kreuzgelenkanordnung 7 mit einem Endabschnitt 8 der getriebenen Welle 3 gekoppelt. Diese Kreuzgelenkanordnung 7 ist dabei in herkömmlicher Weise aufgebaut und bedarf daher keine näheren Erläuterung.

Die treibende Welle 2 und die getriebene. Welle 3 sind jeweils mit einem scheibenförmigen Flansch 9 bzw. 10 ausgestattet, der jeweils in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Längsachse 11 bzw. 12 der zugehörigen Welle 2 bzw. 3 verläuft. An einander zugewandten Innenseiten 13 und 14 dieser Flansche 9 und 10 sind die Endabschnitte 6 und 8 befestigt, insbesondere verschraubt, was bei 15 angedeutet ist.

Der Kupplungsbereich 5 ist in einem Innerem 16 eines Balgs 17 angeordnet, der den Kupplungsbereich 5 vollständig umgibt bzw. umhüllt. An seinen axialen Enden 18 und 19 ist der Balg 17 jeweils mit einem Ringwulst 20 bzw. 21 ausgestattet, der wie im dargestellten Ausführungsbeispiel in seinem Inneren ein Verstärkungselement, z. B. einen Drahtring 22 bzw. 23 enthalten kann. An seinen axialen Enden 18 und 19 ist der Balg 17 dicht an den Flanschen 9 bzw. 10 und somit an den Wellen 2 bzw. 3 befestigt. Zur Befestigung dient dabei jeweils ein Spannring 24 bzw. 25, der auf der Innenseite 13 bzw. 14 mit dem Flansch 9 bzw. 10 verschraubt ist, was bei 26 angedeutet ist. Jeder Spannring 24, 25 weist radial innen eine dem Flansch 9 bzw. 10 zugewandte Ringnut 27 bzw. 28 auf, die jeweils den zugeordneten Ringwulst 20 bzw. 21 des Balgs 17 aufnimmt. Die Dimensionierung der Ringwulste 20, 21 ist mit der Bemessung der Ringnuten 27, 28 so abgestimmt, dass bei verschraubtem Spannring 24 bzw. 25 der Balg 17 an seinen Enden 18 und 19 fest und dicht mit dem zugehörigen Flansch 9 bzw. 10 verspannt ist.

Um die Endabschnitte 6 und 8 der Wellen 2 und 3 axial voneinander wegzudrängen, wird der Innenraum 16 des Balgs 17 mit einem Überdruck P beaufschlagt, der beispielsweise aus einem Bereich von 15 bis 20 bar gewählt sein kann. Durch den Überdruck P im Inneren 16 des Balgs 17 resultiert unter anderem eine axiale Vorspannkraft entsprechend den Pfeilen 29, die im Kupplungsbereich 5 die Endabschnitte 6 und 8 voneinander wegzudrängen sucht, wodurch in der Kreuzgelenkanordnung 7 ein Null-Kraft-Durchgang vermieden wird.

Der Balg 17 besteht dabei aus einem Material, das einerseits ausreichend Steifigkeit aufweist, um den gewünschten Vorspanndruck P im Inneren 16 erzeugen zu können, und das andererseits so nachgiebig ist, dass der Balg 17 den Bewegungen in der Gelenkkupplung 4 folgen kann. Beispielsweise kann das Balgmaterial aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt sein, dessen Fasern so gerichtet sind, dass der Aufbau einer axial wirkenden Vorspannung durch den Druck P unterstützt wird.

Um das Innere 16 mit dem Druck P beaufschlagen zu können, ist beispielhaft im Flansch 9 ein Druckaufbauventil 30 angeordnet, durch das im Inneren 16 vorzugsweise ein pneumatischer Überdruck P ausgebildet werden kann. Anstelle eines pneumatischen Überdrucks P kann auch ein hydraulischer Überdruck P realisiert werden, wobei das Hydraulikmittel dann vorzugsweise ein Schmiermittel für die Gelenkkupplung 4 bildet. Durch die hermetisch dichte Kapselung des Kupplungsbereichs 15 ist einerseits ein wirksamer Schutz vor Verunreinigungen gebildet, der beispielsweise auch eine Trockenschmierung ermöglicht; anderseits wird durch die dichte Kapselung auch erreicht, dass Schmiermittel nicht nach außen gelangen kann, so dass beispielsweise auch eine Lebensdauerschmierung des Kupplungsbereichs 5 ausgebildet werden kann.

Claims (9)

1. Gelenkkupplung für eine Antriebsanordnung (1), mit einem Kupplungsbereich (5), insbesondere Kardanlager oder Kreuzgelenk, der Endabschnitte (6, 8) einer treibenden Welle (2) und einer getriebenen Welle (3) miteinander gelenkig verbindet, und mit Vorspannmitteln (16, 17), die zur Spielreduzierung eine Vorspannung erzeugen, welche die Endabschnitte (6, 8) axial voneinander wegzudrängen sucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannmittel einen Balg (17) aufweisen, der einenends an der treibenden Welle (2) und anderenends an der getriebenen Welle (3) dicht befestigt ist und der in seinem Inneren (16) den Kupplungsbereich (5) einschließt, wobei das Innere (16) des Balgs (17) mit einem Überdruck P beaufschlagt ist, der die Vorspannung erzeugt.

2. Gelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der treibenden Welle (2) und an der getriebenen Welle (3) jeweils ein Flansch (9, 10) ausgebildet ist, an dem jeweils ein Balgende (18, 19) befestigt ist.

3. Gelenkkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Balgende (18, 19) ein Ringwulst (20, 21) ausgebildet ist, der mit dem zugehörigen Flansch (9, 10) verspannt ist.

4. Gelenkkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ringwulst (20, 21) mit einem Spannring (24, 25) am Flansch (9, 10) befestigt ist, wobei jeder Spannring (24, 25) eine Ringnut (27, 28) aufweist, die den zugehörigen Ringwulst (20, 21) aufnimmt und axial mit dem zugehörigen Flansch (9, 10) verspannt.

5. Gelenkkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (17) so ausgebildet ist, dass er axial eine größere Nachgiebigkeit aufweist als radial.

6. Gelenkkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck P im Inneren (16) des Balgs (17) etwa 15 bis 20 bar beträgt.

7. Gelenkkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Druckaufbaumittel (30) vorgesehen sind, die es ermöglich, im Inneren (16) des Balgs (17) den Überdruck P aufzubauen.

8. Gelenkkupplung nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Flansche (9, 10) ein Druckaufbauventil (30) angeordnet ist, durch das im Inneren (16) des Balgs (17) der Überdruck P aufbaubar ist.

9. Gelenkkupplung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Flansch (9, 10) der Endabschnitt (6, 8) der jeweiligen Welle (2, 3) befestigt ist.